19 октября 2017 года при анализе данных телескопа Pan-STARRS произошло долгожданное открытие — первый межзвёздный объект в Солнечной Системе. Поиску межзвёздных малых тел (комет и астероидов) были посвящены целые десятилетия, множество статей, где рассчитывались верхние пределы на их количество в единице объёма Галактики. И вот — наконец.
Поскольку прошло уже несколько дней после открытия, а Итан почему-то молчит, решил самостоятельно написать статью.
Собственно сам объект, который сначала назвали P10Ee5V, имел траекторию, которая демонстрировала одну необычную особенность, которую никогда прежде не видели ни у одного из сотен тысяч малых тел Солнечной Системы, открытых к настоящему времени. Расчётный эксцентриситет «орбиты» оказывался равен ~1,2. Слово «орбита» здесь было взято в кавычки, так как при эксцентриситете более 1 замкнутая круговая или эллиптическая орбита превращается в незамкнутую гиперболическую траекторию. Но одного эксцентриситета мало. Прежде уже обнаруживались объекты с эксцентриситетом немногим более 1, однако всегда оказывалось, что это было обусловлено возмущением от планет Солнечной Системы либо возмущениями Облака Оорта звёздами. Зная эксцентриситет и расстояние перигелия (минимальное расстояние, на которое сближается объект с Солнцем), можно вычислить, с какой скоростью двигалось некое небесное тело, когда было вдали от Солнца и влияния планет Солнечной Системы. Например, для комет из Облака Оорта эта скорость «на бесконечном удалении» никогда не превосходит ~ 200 м/с. Для открытого недавно объекта P10Ee5V эта скорость составляла ~ 26 км/с. Так как эта скорость примерно совпадает со средней относительной скоростью между соседними с Солнцем звездами, сомнения в том, что объект имеет межзвёздное происхождение тут же исчезли. Объект стали называть первой межзвёздной кометой — C/2017 U1 (Pan-STARRS).
Крупнейшие телескопы мира были вырваны из своих графиков и направлены на скорейшее изучение временного гостя Солнечной Системы. Забегая вперёд — в конце ноября запланированы наблюдения космическими телескопами им. Хаббла и им. Спитцера.
Интересно, что когда исследователи «отмотали» положение объекта назад во времени, то обнаружили, что его траектория ведёт из созвездия Лиры, то есть как раз по направлению движения Солнечной Системы относительно усреднённого движения соседних звёзд, что также снимает любые сомнения в происхождении этого объекта.
Новый объект сразу же подкинул загадку астрофизикам — отсутствие заметной кометной активности. Объект должен был формироваться таким же образом, как и объекты «нашего» Облака Оорта, а из Облака Оорта астрономы наблюдают именно кометы. Собственно из разряда комет C/2017 U1 был разжалован и было дано новое обозначение — A/2017 U1 (чтобы подчеркнуть отсутствие кометных признаков). Ещё чуть позднее астрономы ввели новое обозначение для межзвёздных объектов и объект стал обозначаться 1I (I — «interstellar»), что наглядно демонстрирует весь переполох, вызванный этим гостем в астрономическом сообществе. Также было дано имя на гавайском языке — 'Oumuamua, что означает что-то вроде «первопроходец». В связи с абсолютной нечитаемостью этого имени здесь и далее в статье виновник торжества будет обозначаться просто "U1".
Стоит особо отметить, что прежде чем быть открытым, 9 сентября 2017 г. U1 сблизился с Солнцем на расстояние в 4 раза ближе, чем Земля. Затем U1 начал снова удаляться от Солнца и «просвистел» незамеченным на довольно малом (по меркам Солнечной Системы) расстоянии от Земли 14 октября — всего в 0,16 а.е. (в полтора раза ближе, чем минимальное расстояние до Венеры, ближайшей к Земле планеты). И только 5 дней спустя U1 был открыт уже удаляющимся на расстоянии 0,2 а.е. Позже U1 всё-таки был обнаружен на снимках от 14 и 18 октября, что позволило уточнить его траекторию. Тот факт, что астрономы долгое время не могли найти ни одного межзвёздного объекта вокруг, пока практически не «ткнули носом», говорит о том, что таких объектов в пределах Солнечной Системы может быть довольно много прямо сейчас, однако межзвёздные объекты, вероятно преимущественно невелики по размеру и не демонстрируют заметной кометной активности, которая бы облегчала их обнаружение на больших расстояниях.
Что представляет из себя U1
Из наблюдений множеством телескопов удалось выяснить некоторые свойства U1. Размер скорее всего около 100 на 200 метров (судя по кривой блеска, имеет вытянутую форму с отношением 1:2). По меркам типичных комет и астероидов — довольно мелкий объект. Удалось даже получить спектры, однако погрешности настолько велики, что пока не удаётся сделать однозначного вывода о составе поверхности. Всё говорит о том, что U1 по спектру похож на ядра комет и некоторые астероиды, богатые органикой (так называемый спектральный класс «D»). Однако по поводу интерпретации спектра идут довольно бурные дискуссии и другие варианты пока полностью исключать нельзя.
В научных журналах уже началась лавина статей, посвящённых этому открытию, которое обеспечит исследователей работой на месяцы и даже годы вперёд. Одна только загадка отсутствия кометной активности многого стоит. Возможно, это и не комета и даже не астероид вовсе? У известного писателя-фантаста Артура Кларка есть не менее известное произведение «Свидание с Рамой» повествующее о столкновении человечества с чужим звездолётом, движущимся через Солнечную Систему по гиперболической траектории. Вот небольшой отрывок из самого начала романа:
…
Когда вычислили элементы орбиты нового астероида, загадка вроде бы
разрешилась, однако на смену ей пришла другая, более существенная.
Номер 31/439 вовсе не был обыкновенным астероидом, бегущим по
эллиптической орбите и повторяющим ее с точностью часового механизма
каждые несколько лет. Он оказался одиноким межзвездным скитальцем,
посетившим Солнечную систему в первый и последний раз, и двигался так
стремительно, что даже гравитационное поле Солнца не способно было
взять его в плен. Пронзив орбиты Юпитера, Марса, Земли, Венеры и
Меркурия и непрерывно набирая скорость, он должен был в конце концов
обогнуть Солнце и вновь уйти в неведомое.
Тогда-то, закончив вычисления, компьютеры послали людям сигналы:
«Внимание! Мы откопали для вас кое-что интересное», — и номер 31/439
впервые привлек внимание человечества. Легкий шквал возбуждения в
штабе Космического патруля — и межзвездного бродягу вместо заурядного
номера удостоили имени собственного. Астрономы давно уже исчерпали как
греческую, так и римскую мифологию и теперь принялись за индуистский
пантеон. Номер 31/439 нарекли именем Рама.
…
Подробнее о U1
- Wikipedia
- NASA: Small Asteroid or Comet 'Visits' from Beyond the Solar System
- A/2017 U1, first interstellar asteroid ever detected!
UPDATE
Как видно из графика количества открытий околоземных астероидов по годам ниже, систематически «прочёсывать» космическое пространство начали примерно с 1997 года:
Причём рост количества открытых малых тел можно грубо считать линейным. То есть за последние 20 лет область «прочёсываемого» пространства росла. Учитывая движение Солнца среди множества межзвёздных объектов и движение Земли вокруг Солнца можно оценить объём, в котором был обнаружен первый межзвёздный объект. По форме этот объём будет выглядеть как спираль, толщина которой с каждым витком растёт. Длина такой (развёрнутой) спирали будет за 20 лет составлять ~ 1688 АЕ. Так как U1 был обнаружен на расстоянии 0,2 АЕ от Земли, то толщина этой спирали будет увеличиваться от 0 до 0,2 АЕ. Тогда получаемый объём пространства будет составлять примерно 71 куб. АЕ. Этот объём соответствует сфере радиусом 2,57 АЕ, то есть в этом радиусе, как правило всегда должен находиться хотя бы один такой объект.
Если считать, что распределение межзвёздных малых тел степенное с показателем степени -3, то тогда можно оценить сколько ещё объектов и какого размера поблизости должно быть:
- В радиусе 5,13 АЕ от Солнца: ~8 объектов размером не более 0,3 км
- В радиусе 10,3 АЕ от Солнца: ~64 объектов размером не более 0,6 км
- В радиусе 20,5 АЕ от Солнца: ~512 объектов размером не более 1,2 км
- В радиусе 41 АЕ от Солнца: ~2048 объектов размером не более 2,4 км
UPDATE 2
Новые наблюдения указывают на сильную переменность — яркость U1 меняется в 4-6 раз с периодом около 8 часов и 2-мя пиками. В Солнечной Системе неизвестны астероиды с такой сильной переменностью блеска, что делает объект U1 ещё более загадочным.
Автор: Андрей Курилов
