Рядом с Солнечной системой пролетела «звезда-изгой»

Астрономам удалось определить ближайший из известных пролетов звезды мимо нашей Солнечной системы: тусклая звезда прошла через облако Оорта 70 000 лет назад. Группа астрономов из США, Европы, Чили и Южной Африки пришли к выводу, что примерно 70 000 лет назад эта тусклая звезда, скорее всего, прошла через удаленное облако комет, облако Оорта. Ни одна из известных звезд до этого не подходила к нашей Солнечной системе так близко — в пять раз ближе, чем ближайшая звезда, Проксима Центавра.

Траектория звезды предполагает, что 70 000 лет назад она прошла примерно в 52 000 а. е. (примерно 0,8 световых лет, 8 триллионов километров или 5 триллионов миль). Это астрономически близко: наша ближайшая соседняя звезда Проксима Центавра находится в 4,2 световых лет от нас. На самом деле, в своей работе астрономы выразили 98-процентную уверенность, что звезда прошла через так называемое «внешнее облако Оорта» — гипотетический регион на границе Солнечной системы, заполненный триллионами комет диаметром с километр или больше, которые курсируют по вытянутой орбите вокруг Солнца.

Звезда изначально привлекла внимание профессора Эрика Мамаджека во время разговора с Валентином Ивановым из Европейской южной обсерватории. Звезда демонстрировала необычный набор характеристик: несмотря на довольно близкое расположение («всего» в 20 световых годах от нас), она довольно медленно двигалась по касательной. Однако, измерение лучевой скорости показало, что звезда движется почти прямо от Солнечной системы с довольно большой скоростью.

    «Большинство звезд поблизости демонстрируют гораздо больше движения по касательной, — говорит Мамаджек, профессор физики и астрономии Университета Рочестера. — Небольшое движение по касательной и близость первоначально указывали на то, что звезда, скорее всего, двигалась либо в направлении тесного сближения с Солнечной системой, либо «недавно» близко подходила к Солнечной системе и теперь удаляется. Измерения лучевой скорости показали, что звезда удаляется от Солнца, что навело нас на мысли о тесном подходе в прошлом».

Чтобы разработать траекторию звезды, астрономам нужны были два показателя, тангенциальное ускорение и лучевая скорость. Вместе с коллегами Иванов охарактеризовал недавно открытую звезду через измерение ее спектра и лучевой скорости с помощью допплеровского сдвига. Измерения проводились на крупных телескопах в Южной Африке и Чили: SALT и Магелланов телескоп в обсерватории Лас-Кампанас.

После того как ученые собрали всю информацию, они выяснили, что так называемая формально звезда Шольца двигалась от нашей Солнечной системы, и проследили ее путь обратно во времени, чтобы восстановить ее положение 70 000 лет назад. Выяснилось, что именно эта звезда находилась ближе остальных к нашему Солнцу.

До нынешнего момента ведущим кандидатом на ближайший подход звезды к Солнечной системе была так называемая «звезда-изгой» HIP 85605, которая проходила рядом с нашей системой 240 000 – 470 000 лет назад. Мамаджек и его коллеги продемонстрировали, что изначальная дистанция до HIP 85605 была занижена в десять раз. И ее вероятная дистанция — порядка 200 световых лет — отводила звезду далеко от облака Оорта.

Вместе с бывшим студентом Университета Рочестера Скоттом Баренфельдом (ныне студентом Калтеха) Мамаджек выстроил модели 10 000 орбит для звезды, приняв во внимание положение звезды, дистанцию, ускорение, гравитационное поле галактики Млечный Путь и статистические неопределенности во всех этих измерениях. Из этих 10 000 моделей 98% показали, что звезда прошла через внешнее облако Оорта, но только одна показала, что звезда вышла из внутреннего облака Оорта, с которым ученые привыкли связывать «кометный душ».

В то время как близкий пролет звезды Шольца, скорее всего, мало повлиял на облако Оорта, Мамаджек указывает на то, что «другие динамические нарушители облака Оорта могут скрываться среди соседних звезд». Недавно запущенный спутник Европейского космического агентства «Гайя» должен составить карту расстояний и измерить ускорения миллиарда звезд. С данными «Гайи» астрономы смогут сказать, могли ли другие звезды пройти близко к нашей Солнечной системе в прошлом или пройдут ли в далеком будущем.

В настоящее время звезда Шольца — это небольшой и тусклый красный карлик в созвездии Единорога, в 20 световых годах от нас. Тем не менее в ближайшей точке пролета мимо Солнечной системы звезда Шольца станет звездой 10 величины — примерно в 50 раз слабее, чем звезда, которую можно увидеть невооруженным глазом в ночном небе. Однако она магнетически активна, а значит, может мерцать и становиться в тысячи раз ярче. Вполне возможно, что звезда Шольца была видима невооруженному глазу наших предков, живущих 70 000 лет назад, на минуты или часы во время редких вспышек. Эта звезда также является частью бинарной системы: небольшого красного карлика (с массой в 8% от солнечной) и «коричневого карлика» (с массой в 6% от солнечной). Коричневые карлики считаются «неудавшимися звездами»: их массы недостаточно, чтобы поддерживать синтез водорода в ядре, подобно крупным звездам, но они намного массивнее газовых гигантов вроде Юпитера.