Как два непрошеных гостя из межзвездного пространства переворачивают астрономию с ног на голову

Самые мощные телескопы на земле, расположенные от вершин на Гавайях до высокогорных плато в Андах, в предстоящие недели устремят свои взоры на едва заметное пятно света в звездном небе. Этот же участок небесного свода будет привлекать внимание крымского астронома-любителя Геннадия Борисова и многих других увлеченных астрономией людей, которые пожертвуют сном и отдыхом ради того, чтобы воспользоваться редчайшей возможностью.

В небе они будут искать редкого визитера, который приблизится к Солнцу на минимальное расстояние. После этого у них будет всего несколько месяцев, чтобы собрать как можно больше информации об этом объекте, прежде чем он навсегда исчезнет в космическом мраке.

Этот кусок скальной породы и льда начал свое путешествие миллионы лет тому назад на удалении многих световых лет от Земли. Его вышвырнуло мощнейшим гравитационным толчком — может быть, с близлежащей планеты, а может, с летящей в космосе звезды. С тех пор этот объект дрейфует в космическом пространстве между планетами, и вот теперь он направляется к нам.

30 августа Борисов заметил этот объект в предрассветном небе. Он издавал тусклый свет, оставляя после себя широкий неровный след. Объект назвали кометой 2I/Борисов в честь его первооткрывателя. Комета привлекла к себе внимание всего мира, потому что это всего второй объект (если не считать экзотические частицы пыли), который вошел в нашу Солнечную систему из межзвездного пространства. «Это моя восьмая комета, и это поразительно, — говорит Борисов. — Для меня это большая удача, что я обнаружил столь уникальный объект».

Он очень сильно отличается от первого межзвездного пришельца, который представлял собой маленький, темный, похожий на булыжник объект, получивший название 1I/Оумуамуа и пролетевший мимо Солнца в 2017 году. Эта пара межзвездных объектов изменила представления ученых о 1 026 ледяных космических телах, летающих бессистемно по Млечному Пути.

Среди прочего, 1I/Оумуамуа и 2I/Борисов дали исследователям первую возможность непосредственно взглянуть на физический и химический состав облаков раздавленного космического мусора, которые окружают молодые звезды и служат местом формирования планет. Такие образцы из других планетных систем позволяют ученым понять, является наша Солнечная система уникальной, или у нее такие же элементы строения, как и у других систем в Млечном Пути.

Поскольку астрономы заметили комету 2I/Борисов, когда она приближалась к Солнечной системе, у них будет много месяцев для ее изучения — в отличие от 1I/Оумуамуа, которая была открыта лишь тогда, когда покидала ее. По этой причине они надеются узнать о комете Борисова намного больше, скажем, химический состав ее замерзшей ледяной основы. Для них это оптимальная возможность посмотреть на объект, сформировавшийся в другой звездной системе.

Так как телескопы постоянно изучают небо, отыскивая в нем малозаметные и быстродвижущиеся объекты, ученые рассчитывают на то, что в предстоящие годы обнаружат немало новых пришельцев из межзвездного пространства. «Это так интересно — видеть, как все внезапно раскрывается, и возникает новая область исследований», — говорит астроном из университета Квинс в Белфасте Мишель Баннистер (Michele Bannister).

РОДОМ ИЗ ПЫЛИ

Межзвездные объекты могли родиться от того, что в газопылевом диске вокруг молодой звезды начали скапливаться и соединяться замерзшие крупинки. В районе таких дисков сначала образуется маленькое планетное ядро, которое потом начинает перескакивать на другие околозвездные орбиты из-за столкновений и гравитационных толчков.

Планеты пробиваются сквозь ледяной мусор подобно снеговому плугу, расчищающему дорогу от града. Результаты моделирования указывают на то, что планеты выбрасывают более 90% этих «градин» из сферы влияния своих звезд в межзвездное пространство. Они дрейфуют там в одиночестве, пока не подойдут на достаточно близкое расстояние к другой звезде, и по причине гравитации не нанесут ей краткосрочный визит.

Астрономы ожидали, что первый открытый ими межзвездный объект будет выглядеть как типичная комета. Большинство комет прилетают в Солнечную системы из отдаленной сферической области, известной как облако Оорта. Это своего рода глубокая космическая заморозка, и расположена эта область в тысячу раз дальше от Солнца, чем Плутон. Периодически что-то нарушает покой в этой сфере и отправляет одну из комет в направлении Солнца. Она приближается к нашей звезде, постепенно нагревается, а ее ядро начинает выбрасывать пыль и газ, которые образуют классический хвост кометы.

Но когда показался первый межзвездный визитер, он не был похож на обычную комету. В отличие от них, Оумуамуа была крошечной, всего 200 метров в поперечнике, и твердой. По форме она напоминала сигару со смятым концом. Пожалуй, это все, что удалось выяснить ученым, так как Оумуамуа очень быстро покинула пределы Солнечной системы.

Но межзвездная 2I/Борисов выглядит как обычная комета. И ученые по полной используют возможности для ее тщательного изучения. «Мы очень хотим узнать, каков химический состав этой кометы, и отличается ли она от комет Солнечной системы», — говорит астробиолог Карен Мич (Karen Meech), работающая в университете Гонолулу.

Комета Борисова красноватого цвета, и она постоянно выбрасывает частицы пыли. У нее довольно маленькое ядро, составляющее примерно километр в поперечнике. Но такого же размера и многие другие кометы из Солнечной системы.

«После Оумуамуа нам пришлось полностью пересмотреть свои представления о межзвездных объектах, — говорит специалист по кометам из Мэрилендского университета в Колледж-Парке Мэтью Найт (Matthew Knight). — Но сейчас на подходе вторая комета, и она выглядит более или менее так, как мы и представляли себе комету, выброшенную из другой звездной системы. Теперь я чувствую себя намного лучше». Это говорит о том, что звездные системы, в которых формируются другие миры, могут быть очень похожи на нашу.

Открытия следуют одно за другим. Уже через три недели после открытия кометы Борисова астрономы навели на нее расположенный на Канарских островах телескоп Уильяма Гершеля с диаметром зеркала 4,2 метра и заметили выходящие из нее молекулы газа цианида. Это был первый случай, когда у гостя Солнечной системы заметили газ.

11 октября другая группа исследователей при помощи 3,5-метрового телескопа в Нью-Мексико обнаружила исходящий из кометы кислород. Возможно, он был из воды в ядре кометы. И опять же, это был первый случай, когда ученые заметили попавшую к нам воду из другой звездной системы. Количество цианида и воды, выбрасываемое кометой, не вызывает удивления, так как оно не сильно отличается от того, что астрономы наблюдали в других космических объектах.

Ученые внимательно смотрят на комету Борисова, приближающуюся к Солнцу и постепенно нагревающуюся. Они хотят понять, нет ли там других молекул, скажем, моноксида углерода. Это укажет на то, насколько похожа (или насколько отличается) эта межзвездная комета от комет Солнечной системы, говорит астроном Мария Уомак (Maria Womack), работающая во Флоридском институте космоса при Университете Центральной Флориды в Орландо.

Первые наблюдения указывают на то, что комета 2I/Борисов содержит довольно мало молекул углеродной цепочки, таких как C2 и C36. Около 30% комет в Солнечной системе точно также бедны углеродом. Такие кометы обычно рождаются довольно близко к Солнцу, а не прилетают с дальних окраин Солнечной системы из облака Оорта.

Проходят месяцы, и астрономы накапливают все больше знаний о комете Борисова. Они надеются, что им удастся понять гораздо больше о происхождении формирующего планеты диска. «Было бы замечательно, если бы нам удалось понять, как выглядят строительные элементы других систем в сравнении с нашими», — говорит аспирантка Малена Райс (Malena Rice) из Йельского университета.

Исследователи также надеются разобраться в том, как путешествуют межзвездные объекты в глубоком космосе, прежде чем появиться в Солнечной системе. Согласно оценкам, объекты подвергаются воздействию многих сил, двигаясь по орбите в центре Галактики. Среди прочего, они периодически встречаются с другими звездами и получают толчки от галактических приливов. Некоторые ученые попытались рассчитать, вокруг каких звезд могли сформироваться кометы 1I/Оумуамуа и 2I/Борисов, однако выяснить их орбиты оказалось трудно. Это похоже на попытку проследить маршрут лондонского забулдыги по последнему посещенному им питейному заведению и выяснить, с какого паба он начал свои похождения.

Есть и другие вопросы, скажем, когда нам ждать следующего межзвездного пришельца, и насколько он будет отличаться от 1I/Оумуамуа и 2I/Борисов. После десятилетий бесплодных поисков ученые просто не ожидали, что два гостя появятся в такой быстрой последовательности. «Я до сих пор в растерянности и изумлении от того, что два объекта прибыли так быстро», — говорит исследователь астероидов из Гавайского университета Роберт Джедике (Robert Jedicke), который рассчитывает частоту появления межзвездных пришельцев. «Они как автобусы, — шутит астроном из университета Квинс в Белфасте Алан Фицсиммонс (Alan Fitzsimmons). — Одного ждешь целую вечность, а он все не едет, и вдруг приезжают два автобуса почти одновременно».

Некоторые астрономы изучают архивные данные, пытаясь понять, не были ли межзвездными визитерами те объекты, которые были замечены много лет назад, но не опознаны. Ожидается, что в будущем такие объекты станут открывать все чаще, возможно, по одному в год, когда в 2022 году в Чили заработает Большой обзорный телескоп (Large Synoptic Survey Telescope), предназначенный для съемки доступной области неба каждые три ночи. Европейское космическое агентство разрабатывает концепцию космического аппарата под названием «Перехватчик комет», который сможет посещать межзвездные объекты, когда те будут пролетать через Солнечную систему.

Когда ученые изучат 10-20 межзвездных объектов, у них сложится более четкое представление об этих космических скитальцах. «Со временем мы будем говорить о Галактике как о месте, где происходит обмен продуктами из разных планетных систем, — говорит Баннистер. — Это будет совершенно другой подход к астрономии».