VI. Автостопом по Галактике

19 октября 2017 года над вершиной гавайского вулкана Халеакала горело красочное и чистое закатное небо. Розовый неспокойный океан облаков бурлил где-то там, внизу, закрывая собой водную гладь такого же неспокойного Тихого океана. Здесь, в «Доме Солнца», а именно так название вулкана переводится с местного наречия, на высоте трех тысяч метров, к работе готовились оптические телескопы. У каждого из них было свое наблюдательное задание и цель. Кто-то будет смотреть в глубь времен, изучая невообразимо далекие звездные миры, которых, возможно, уже давно не существует, а один из телескопов – 180-сантиметровый Pan-STARRS 1 готовился к своей очередной охоте на неизвестные астероиды и кометы. А в том, что он был прирожденным охотником, не оставалось никаких сомнений. Чтобы обеспечить большое поле зрения, на телескопе была установлена гигантская астрономическая 1,6-гигапиксельная ПЗС-камера диаметром в полметра, а каждый снимок этой мозаики «весил» более двух гигабайт! Закат погас, и телескоп начал свою рутинную работу, не зная, что этой ночью его ждет удивительное открытие.

Луна еще не взошла, и телескоп работал на границе созвездий Пегас и Андромеда. Он проходил одни и те же площадки по четыре раза с интервалом около 15 минут, после чего перемещался в новую область небесной сферы. Спустя несколько часов на экране канадского астронома-наблюдателя Роберта Уэрика появились небольшие кадры с движущимся неизвестным объектом 20-й звездной величины, который был сразу же опубликован на странице подтверждения NEOCP. Все шло обыденно, пока в следующую ночь не стали добавляться новые измерения с других обсерваторий, и чем их становилось больше, тем все сильнее нарастала и среднеквадратическая ошибка определения первоначальной орбиты. Она буквально рассыпалась, если только не допустить «невозможное» – что ее эксцентриситет заметно больше единицы.

Давайте вспомним то, о чем мы уже говорили. Кометы могут двигаться по замкнутым эллиптическим орбитам, и в таком случае эксцентриситет будет меньше единицы либо орбита может быть разомкнутой гиперболической, что означает лишь одно – объект будет навсегда выброшен из Солнечной системы. До описываемых событий наивысшее достоверное значение данного кеплерового элемента орбиты принадлежало комете C/1980 E1 (Bowell), для которой оно было равным e = 1,057733 ± 0,000008. Существует комета, у которой эксцентриситет орбиты еще больше. Это C/1954 O1 (Vozarova), но из-за совсем небольшой наблюдательной дуги эксцентриситет ее орбиты определен очень неточно e = 1,073651 ± 0,41228. Как говорится – почувствуйте разницу! Следом за этими двумя кометами идет C/1997 P2 (Spacewatch) с вдвое меньшим эксцентриситетом e = 1,027944 ± 0,000211. На данный момент безоговорочное первое место занимает объект, о котором я расскажу чуть позже и который в 2017 году все еще ждал своего открытия.

Этими выкладками я хочу показать, что то значение эксцентриситета (e ≈ 1,17), которое хорошо увязывало все измерения загадочного объекта, было за гранью тогдашней реальности. Ведь все гиперболические траектории объяснялись и подтверждались гравитационным воздействием планет-гигантов, в особенности Юпитера, либо тесным сближением с самим Солнцем, которое также может разогнать объект и выбросить его прочь из Солнечной системы. К примеру, комета Боуэлла (C/1980 E1) при вхождении во внутреннюю часть Солнечной системы, на расстоянии в 100 астрономических единиц от Солнца, где гравитационным влиянием планет можно пренебречь, имела экстремально вытянутую, но все же замкнутую эллиптическую орбиту с периодом обращения вокруг барицентра Солнечной системы более 7 миллионов лет и афелием порядка 75 тысяч астрономических единиц. Но в данном случае даже по той, еще грубой орбите, которую уже можно было построить, выходило, что новый объект не сближался с планетами. Более того, ученые обратили внимание и на то, где именно на небесной сфере была обнаружена эта странная находка.

А нашли новый объект вблизи апекса Солнечной системы, то есть той точки, куда мы все, – Солнце, планеты, астероиды, кометы, я и вы, читающие эту книгу, – летим со скоростью 19,4 километра в секунду. То есть это именно та область, где вероятность обнаружения настоящего межзвездного гостя максимальна. Объект был размещен на странице подтверждения уже несколько суток, и новые измерения все больше убеждали ученых, что это именно то, что они так долго искали. По мере уточнения орбиты ее эксцентриситет продолжал расти, приближаясь к e = 1,2!

Этого открытия ждали, ведь различные модели эволюции планетных систем говорили о том, что сейчас в окрестностях Солнца должны находиться свыше десятка межзвездных объектов, которых мы не видим лишь из-за несовершенства наших поисковых систем. Последние научные работы уменьшили эту оценку до семи объектов в год. И вот наше техническое развитие позволило открыть первый подобный объект! Скажу честно – в этот раз нам во многом повезло, ведь если бы первый межзвездный пришелец пролетал чуть дальше от Земли, то из-за своего малого размера и скорости, он, скорее всего, так и не был бы обнаружен. С другой стороны, когда-то нам должно было повезти?

25 октября, спустя шесть суток после обнаружения объекта, вышел официальный циркуляр MPEC 2017-U181 об открытии… новой кометы C/2017 U1 (PANSTARRS). Да, да, просто на тот момент ученые еще не имели опыта обозначения подобных объектов, а назвать космическое тело с такой орбитой «обычным астероидом» у них не поднялась рука. В начале документа было написано:

«Дальнейшие наблюдения за этим объектом очень желательны. Если астрометрия, перечисленная ниже, верна, то гиперболическая орбита объекта является единственным жизнеспособным решением. Хотя, вероятно, в настоящий момент не слишком разумно вычислять значимые исходные и будущие барицентрические орбиты, учитывая очень короткую дугу наблюдений, приведенная ниже орбита обладает эксцентриситетом e ≈ 1,2. Если последующие наблюдения подтвердят необычный характер этой орбиты, этот объект может стать первым явным случаем обнаружения межзвездной кометы».

Как мы видим, даже после публикации циркуляра ученые все еще не верили собственным глазам. В этот же день были проанализированы снимки, полученные на восьмиметровом «Очень Большом Телескопе» (Very Large Telescope, VLT, Чили) по срочной наблюдательной программе, название которой говорит само за себя: «СРОЧНО: Первый межзвездный объект в Солнечной системе». Эти важнейшие данные еще раз подтвердили полное отсутствие каких-либо признаков кометной активности. К концу дня вышел еще один циркуляр, который впервые присвоил новое обозначение, введенное еще в 1995 году, но никогда ранее не использовавшееся. Именно тогда, еще за 22 года до открытия первого подобного космического тела, было предложено присваивать префикс «А» неактивным объектам, находящимся на гиперболических орбитах. «Комета» C/2017 U1 была переклассифицирована в гиперболический астероид A/2017 U1. 6 ноября, когда объяснить подобную орбиту сотнями ошибочных измерений уже не представлялось возможным, Центр малых планет и Международный астрономический союз (IAU) вносят изменение в систему наименования малых тел Солнечной системы – для объектов с доказанным межзвездным происхождением вводят новый префикс: «I» (сокращение от англ. Interstellar – межзвездный). И межзвездный странник вновь меняет свое обозначение – теперь он уже именуется 1I/2017 U1. Первый объект подобного типа! Интересно, что за две недели с момента открытия он получил и свое собственное имя – «Oumuamua», что с гавайского языка переводится как «разведчик» или «посланник издалека». Это самое быстрое именование малого тела на моей памяти, для обычного астероида Главного пояса этот путь занимает порядка десяти лет.

Итак, новый класс объектов официально открыт, но давайте еще раз вернемся к самому обнаружению и проанализируем его. По предельной проницающей силе телескопа Оумуамуа мог быть открыт еще с 20-х чисел августа 2017 года, но тогда этому объективно мешало Солнце – элонгация составляла всего несколько градусов, то есть объект был виден лишь на светлом небе. При этом его расстояние от Земли составляло 1,26 астрономической единицы и постепенно сокращалось. В момент прохождения 1I/2017 U1 перигелия (0,26 а. е.) 9 сентября объект вошел в поле зрения космического аппарата STEREO-A, но из-за слабого блеска не мог быть обнаружен на его снимках. Второе «окно» для обнаружения было открыто в начале октября, когда блеск объекта составлял 20,8^m, что является простой целью для телескопа Pan-STARRS. Но объект находился все еще в сумеречной зоне, как раз там, где любители часто находят кометы и куда неохотно заглядывают большие телескопы. Но для любителей такой блеск при поисковых наблюдениях запредельно мал. В итоге межзвездный астероид был обнаружен лишь 19 октября при блеске 20,0^m вблизи точки противосолнца, при элонгации 176 градусов, что как раз хорошо объяснимо. Именно в этой области неба малые тела Солнечной системы обладают минимальным фазовым углом, то есть угол между наблюдателем, объектом и Солнцем минимален, и к наблюдателям повернута освещенная Солнцем сторона объекта. В пример можно привести полнолуние в системе Земля—Луна—Солнце, когда видимая поверхность нашего спутника максимально освещена. Немного позже нашлись и предоткрытия: документально подтверждено, что 14 октября, как раз в день максимального сближения с Землей до расстояния 24,2 миллиона километров, Оумуамуа впервые попался на кадрах другой американской обзорной программы – более скромного 0,68-метрового телескопа обзора «Каталина» (Catalina Sky Survey, «CSS»), названного так в честь гор, где установлены телескопы этой обзорной программы. Так что в этот момент открыть первый межзвездный объект мог и непрофессиональный охотник за кометами, имея средний телескоп с астрономической камерой и темное небо над головой. И такой человек нашелся, но об этом немного позже.

После сближения с Землей межзвездный астероид стал быстро терять блеск, как будто дождался своего открытия и, выполнив свою задачу, продолжил бесконечное скитание между планетными системами. К концу октября, когда ученые все еще спорили, к какому классу объектов его отнести, он уже был доступен для наблюдений только крупным телескопам. А последним его провожал космический телескоп «Хаббл», пронаблюдавший межзвездного странника 12 декабря 2017 и 2 января 2018 года. И вот об этих наблюдениях, которые ввели в замешательство все научное сообщество, мы еще с вами поговорим.

Первый межзвездный объект улетел, но откуда он взялся? Когда были собраны все астрометрические (позиционные) измерения и ученые получили самую точную орбиту, какую только могли, они сели за расчеты. Конечно, указать на ту единственную звезду, из системы которой прилетел этот пришелец, невозможно, так как в расчете очень много переменных, значения которых мы или не знаем вовсе, или знаем недостаточно точно. Сейчас у нас есть сверхсовременная и сверхточная звездная карта – это каталог, создаваемый с помощью космического аппарата GAIA. В нем содержатся сверхточные положения звезд на текущее время, которое астрономы называют эпохой, информация об их расстоянии (параллаксе); для многих звезд вычислены скорости их собственного движения. Это очень важно, потому что Оумуамуа летел к нам миллионы лет, а звезды, также летящие в пространстве, за это время заметно сместились.

Что мы можем определить точно, так это ту точку небесной сферы, откуда этот гость влетел во внутреннюю часть Солнечной системы, еще не испытывая возмущения планет-гигантов. Она находится в созвездии Лира, но остается главный вопрос – сколько он летел? Здесь на помощь астрономам приходит статистика. Логично, что чем больше звезд в некой области пространства, тем выше вероятность, что межзвездный странник прилетел именно оттуда. Поэтому ученые стали искать скопления светил, одно из которых могло бы быть далеким домом Оумуамуа. Подходящими оказались звездные ассоциации в созвездиях Киль и Голубь, которые раньше входили в общую «Великую Южную ассоциацию молодых звезд» (Great Austral Nearby Young Association, GAYA). 1I/2017 U1 мог быть выброшен из какой-то молодой планетной системы примерно 40 миллионов лет назад. По скорости, которой обладал объект до входа в Солнечную систему, можно сделать вывод, что родительской звездой Оумуамуа, скорее всего, был коричневый карлик; ведь если бы объект разгоняла более массивная звезда, то и его скорость была бы выше. Но это лишь предположение, так как 1I/2017 U1 мог быть выброшен не только родительской звездой, он мог покинуть родную систему и в результате столкновения с другим объектом или тесного сближения с планетой-гигантом наподобие нашего Юпитера. С достаточной долей вероятности можно говорить, что 6,8 миллиона лет назад этот объект прошел всего в 1,3 пк от звезды HIP 17288, но очень маловероятно, что именно там был его настоящий дом. Для понимания масштаба замечу, что предполагаемый диаметр облака Оорта Солнечной системы примерно равен 0,62 пк. В итоге, обогнув по дуге Солнце и разогнавшись до 87,7 километра в секунду, космический объект продолжил свой полет в направлении созвездия Пегас, постепенно замедляясь. Примерно через 23 тысячи лет он покинет Солнечную систему, когда гравитация нашей звезды уже не будет удерживать его.

И все же, что это был за объект? Астероид или комета? Неужели он только случайно пролетел так близко от Солнца и еще ближе от Земли? Особенно учитывая, что он не сближался ни с одной из известных нам звезд на расстояние менее трех световых лет. И тут практически точное попадание! Я не буду заниматься конспирологией, но не сказать об этом тоже не имею права. Да, уже было опубликовано много статей и даже книг, утверждающих, что этот объект не что иное, как разведывательный корабль некой развитой космической цивилизации. Давайте разберем те аргументы, которые представляют сторонники техногенного происхождения Оумуамуа.

Во-первых, как я уже упоминал ранее, это астрометрические (измерения положения) и фотометрические (измерения блеска) наблюдения, с которых и начнем. Астрономы используют анализ ряда фотометрических наблюдений, составляющих так называемую кривую блеска, для определения некоторых физических свойств изучаемого объекта. К примеру, ученые могут узнать период вращения объекта вокруг оси и ее ориентацию в пространстве или же установить, что объект беспорядочно кувыркается. Могут определить амплитуду изменения блеска. В совокупности эти данные могут подсказать примерную плотность и форму объекта. Вот тут астрономов и ждал первый сюрприз. После анализа кривых блеска выяснилось, что Оумуамуа как раз тот объект, который кувыркается, то есть его ось вращения меняет свой наклон с периодом около семи часов. Это может говорить о том, что в прошлом объект испытал столкновение или же является его результатом – осколком одного из столкнувшихся тел.

Вторым неожиданным открытием была амплитуда изменения блеска – она составляла более 1,8 звездной величины, что, поверьте мне, очень много. Это может косвенно говорить о том, что 1I/2017 U1 значительно меняет площадь отражательной поверхности, направленной к лучу зрения наблюдателя, то есть к нам. Представьте себе вытянутый камешек морской гальки, который вы крутите в своих пальцах. К вам попеременно направлена то узкая сторона, то длинная. Поскольку астероиды и кометы светят лишь отраженным светом, то при изменении ориентации объекта площадь отражательной поверхности тоже изменяется, а мы детектируем разное число отраженных фотонов. Да, помимо формы это может быть связано и с «пятнистостью» – когда отражательные свойства (альбедо) одной из сторон заметно отличаются от другой, но представить, что естественный объект обладает таким разительным контрастом довольно сложно. При моделировании изменения блеска Оумуамуа можно сделать вывод, что наиболее согласована с наблюдательными данными была бы форма чрезвычайно вытянутого эллипсоида, соотношение большой и малой полуосей которого лежат в пределах от 5:1 до 6:1. Обычно у астероидов этот показатель не превышает 3:1. В качестве альтернативного варианта, моделирование которого также хорошо согласуется с полученными кривыми блеска, можно предположить, что объект имеет форму тонкого диска. Но пока у ученых нет наглядных примеров существования подобных объектов в Солнечной системе, так что вариант вытянутого эллипсоида более консервативен.

Конечно, подобные выводы ученых сразу породили конспирологические теории о том, что это космический корабль пришельцев, как в каком-то фантастическом фильме. Может быть, это так, а может и нет, но, основываясь на личном опыте фотометрии объектов как естественного, так и искусственного происхождения, могу высказать свое мнение. Их кривые блеска характерно отличаются друг от друга, так как поверхности дают различные типы отражений: диффузное для естественных объектов и зеркальное – для техногенных. Измерения Оумуамуа показывают пример типичного диффузного отражения. Да, это можно аргументировать тем, что объект просто мимикрирует под «естественный», но развивать эту тему далее в рамках данной книги я не стану – все же здесь мы опираемся на сугубо научные факты.

Если вернуться к странной форме объекта, то мы можем примерно рассчитать среднюю критическую плотность вещества, которая выдержит такую частоту вращения. Я не буду приводить формулы, так как это противоречит формату нашей беседы, но скажу, что для того, чтобы сохранить целостность на протяжении долгого периода времени, Оумуамуа должен иметь плотность порядка ρ = 2,2 г/см ³, что отлично коррелируется со средней плотностью астероидов Солнечной системы: ρ_сред ≈ 2,0 г/см ³. Как мы видим, здесь нет противоречий, но эти данные ставят под сомнение гипотезу о том, что 1I/2017 U1 является ядром «мертвой» кометы, которая уже израсходовала все свои летучие вещества – Дамоклоидом, названным так по имени первого представителя этого семейства, астероида (5335) Дамокл. Скорее всего, по своему составу Оумуамуа может быть ближе к самым древним железным астероидам нашей планетной системы спектральных классов D или P. Этот тип объектов характеризируется очень низким альбедо, схожим с отражательной способностью кометных ядер, и красноватым цветом. Подобные объекты богаты углеродом и силикатами, а на их поверхности могут присутствовать области, покрытые водяным льдом. И это важное уточнение, к которому мы еще вернемся.

С фотометрией мы разобрались: да, Оумуамуа объект нетипичный, но не противоречащий физике. Давайте поговорим об астрометрии, которая также поставила много вопросов. Когда крупнейшие наземные оптические телескопы вместе с «Хабблом» увеличили наблюдательную дугу до 80 суток, ученые-баллистики поняли, что в движении 1I/2017 U1 присутствуют неучтенные негравитационные возмущения; проще говоря, объект движется быстрее, чем предсказывают законы небесной механики. Такое поведение свойственно кометам, так как вырывающиеся струи летучих веществ работают как естественные маломощные реактивные двигатели. Более того, с удалением объекта от Солнца неучтенная сила, разгонявшая Оумуамуа, стала уменьшаться, что опять же свойственно поведению комет – меньше температура, следовательно, меньше и кометная активность. Но проблема состоит в том, что у Оумуамуа так и не обнаружилось никаких признаков кометной активности, а для объяснения расхождения в скорости она должна быть такой интенсивности, что стала бы легко заметной. То есть первый межзвездный объект должен был бы выглядеть как очень активная комета.

Высказывались интересные предположения, что объект может быть огромным айсбергом из водородного льда, который сформировался из межзвездного молекулярного облака. Его сублимация под воздействием солнечного излучения могла обеспечить негравитационные возмущения, но сильно усложнила бы обнаружение объекта с Земли, так как наша атмосфера блокирует излучение на этих длинах волн (вспомните историю обнаружения водородной оболочки комет). Но детальное изучение объекта осуществлялось не только с Земли, но и из космоса, как «Хабблом», так и космическим инфракрасным телескопом «Спитцер». После публикации этой теории другой группой ученых было показано, что подобный гипотетический объект не обладает необходимым временем жизни и должен был бы сформироваться вблизи Солнечной системы. В общем, Оумуамуа оставил после себя больше загадок, чем дал нам новой информации. И эти вопросы пока остаются без ответа.

Понять, что это все же был за объект, без прямого наблюдения с близкого расстояния невозможно, поэтому несколько групп ученых предложили варианты космических миссий преследования. Безусловно большинство подобных идей останутся лишь научными статьями в журналах, но все же мне кажется, что о них стоит рассказать. Для примера возьмем гипотетическую миссию «Проект Лира». Для ее реализации предлагается выполнить гравитационный маневр у Юпитера с последующим разгоном космического аппарата при сверхтесном сближении с Солнцем до 2,1 миллиона километров. Это в пять раз ближе, чем расстояние, на которое к нашей звезде приближался нынешний рекордсмен – солнечный зонд «Паркер». И даже если бы эту сверхсложную задачу удалось решить, догнав Оумуамуа, научный зонд обладал бы настолько высокой относительной скоростью, что изучение крохотного космического объекта, затерянного в космосе, было бы, мягко говоря, сильно затруднено. А исходя из наблюдательной дуги менее трех месяцев и до конца не понятой природы возмущений в движении 1I/2017 U1 такой перехват выглядит попросту невозможным.

Более рациональный проект предложили Европейское и Японское космические агентства: аппарат «Кометный перехватчик» (Comet Interceptor) будет загодя выведен в точку Лагранжа L₂ системы Солнце—Земля и станет ждать своего часа. Как только астрономы обнаружат новый сверхинтересный объект, не обязательно межзвездного происхождения, то направят «перехватчик» к цели. Уже в момент завершения работы над рукописью этой книги, 15 декабря 2022 года, появилась информация, что ЕКА подписало контракт с итальянским подразделением европейской космической компании OHB на создание космических аппаратов Comet Interceptor. В его рамках будет создан один основной космический аппарат-носитель («А») и один дополнительный зонд («B1»). Второй зонд «B2» будет построен Японским космическим агентством. «Кометный перехватчик» планируется запустить в космос в качестве попутной полезной нагрузки вместе с космическим телескопом Ariel, старт которого намечен на 2029 год. После чего космический аппарат отправится к месту своего дежурства. Когда цель будет обнаружена, «Кометный перехватчик» сблизится с ней и, разделившись, основной космический аппарат и два зонда совершат пролет примерно в тысяче километров от объекта, исследуя его с трех разных направлений.

Еще одним вариантом выделенной миссии является проект NASA Bridge, оснащенный, помимо научных приборов, импактором, применявшемся ранее в ходе космических миссий Deep Impact и DART. Отличие в сценарии этой миссии состоит в том, что космический аппарат в полной готовности должен находиться на Земле и будет оперативно запущен в космос лишь после обнаружения подходящей цели.

Итак, первый межзвездный объект улетел, но менее чем через два года астрономов ждала новая, не менее интригующая находка.

Ученые на протяжении десятилетий до первого открытия межзвездной кометы давали свои оценки популяции подобных объектов в окрестностях Солнца. В конце 1980-х годов считалось, что в кубе со стороной в один парсек должно находиться до 10¹³ межзвездных комет. Возможности обзорных телескопов росли, как и их количество, но ни одну комету из другой планетной системы не удавалось обнаружить. В начале 2010-х годов оценка была пересмотрена. Теперь астрономы стали считать, что таких объектов минимум в тысячу раз меньше, то есть десять миллиардов или 10¹⁰. Звездное небо постоянно сканировали уже несколько телескопов с диаметром главного зеркала более полутора метров – и опять ничего. Стали появляться новые оценки – количество «ближних» межзвездных комет сократили до 10^5–10¹⁰. Но все же гипотетический размер их популяции оставался еще относительно велик, и открытия непременно должны были совершаться! И, как мы уже знаем, в 2017 году это наконец-то произошло, правда, в тот раз была открыта не комета. А первая межзвездная комета все еще ждала своего часа и была обнаружена теплой крымской ночью с 29 на 30 августа 2019 года российским астрономом Геннадием Борисовым, что очень приятно.

В отличие от Оумуамуа, в природе нового объекта не было никаких сомнений – это первая самая настоящая межзвездная комета! Спустя 11 дней после открытия, что немало, астрономов снова «смущал» эксцентриситет объекта. Открытие было официально подтверждено циркуляром, и новая комета получила «обычное» обозначение C/2019 Q4 (Borisov). А уже 24 сентября Международный астрономический союз (IAU) выпустил новый циркуляр, в котором говорилось о переименовании кометы C/2019 Q4 (Borisov) во второй межзвездный объект – 2I/Borisov. Важно, что это «межзвездное» открытие, в отличие от прошлого раза, было сделано до сближения объекта с Солнцем и еще оставались месяцы на детальное исследование этой потрясающей находки. Еще один важный момент – комета Борисова уже после своего открытия была найдена на снимках «Фабрики транзиентов Цвикки» (ZTF), датированных 13 декабря 2018 года, когда она находилась на расстоянии около 8 астрономических единиц от Солнца!

Давайте поговорим об орбите новой кометы. Большой эксцентриситет Оумуамуа, который так озадачил ученых в 2017 году, не шел ни в какое сравнение с тем, которым обладала первая межзвездная комета e = 3,356. Превышение практически в три раза! Скорость кометы на расстоянии в 200 астрономических единиц от Солнца составляла рекордные 30,7 километра в секунду! Для Оумуамуа этот показатель равен 26,3 километра в секунду, а для моей первой кометы C/2010 X1 (Elenin), эксцентриситет которой лишь незначительно превышал единицу, эта скорость составляла всего 3 километра в секунду. Разница, как говорится, налицо.

Геннадий Борисов обнаружил свой объект вдали от солнечного апекса, где как раз и был найден 1I/2017 U1, что смутило ученых. Долгое время считалось, что межзвездные объекты будут иметь анизотропную кластеризацию, как короткопериодические или долгопериодические кометы из пояса Койпера. Многие из них обладают небольшим наклонением орбиты вследствие орбитальной эволюции или места своего формирования. То есть они обнаруживаются в достаточно узкой полосе небесной сферы вблизи эклиптики. Динамически новые кометы из облака Оорта, напротив, изотропны – они могут появиться из любой точки на небесной сфере, и этим они более опасны. Вот и комета Борисова вылетела там, где никто не ждал открыть первую межзвездную странницу. Но раз есть вопрос – нужно искать и научный ответ на него. И он был найден. Численное моделирование орбит подобных объектов показало, что изотропные свойства могут иметь очень старые объекты с экстремально большим эксцентриситетом, путешествующие по Вселенной много дольше Оумуамуа. Таких странников можно ждать откуда угодно.

Примерная точка вхождения кометы 2I/Borisov в Солнечную систему находится в созвездии Кассиопея, недалеко от границы с Персеем.

И это направление говорит о том, что комета была рождена в далекой планетной системе, скорее находящейся в галактическом диске, чем в гало. Но ответ на главный вопрос – время путешествия, нам неизвестен, этот параметр еще более неопределенный, чем в случае с 1I/2017 U1. Мы можем строить лишь призрачные предположения о том, какая из планетных систем была домом кометы 2I/Borisov. В качестве претендентов указывают HIP 16242 (Ross 573), HIP 24344 (HD 34327) и HIP 118281 (GJ 4384). Сближение с Солнцем до двух астрономических единиц, состоявшееся 8 декабря 2019 года, еще сильнее разогнало межзвездного странника и направило его прочь из нашей системы в направлении созвездия Телескоп.

Давайте вернемся к самой комете. Как только стало понятно ее происхождение, телескопы по всему миру и даже находящиеся вне Земли стали усиленно изучать гостя из далекой-далекой планетной системы. На первый взгляд, химический состав межзвездной кометы несильно отличался от усредненной композиции динамически новых долгопериодических комет Солнечной системы. В нем также присутствовал циан, который в начале XX века был впервые обнаружен у кометы Галлея. В спектре кометы Борисова был найден и атомарный кислород, что может говорить об испарении воды с производительностью, аналогичной известным «местным» кометам. Но при более детальном анализе наблюдений, выполненных не только оптическими телескопами, начали вырисовываться и различия. К примеру, комета Борисова оказалась необычно богата монооксидом углерода, угарным газом (CO), что сильно выделяло ее на фоне большинства комет Солнечной системы. Наиболее близка к ней по этому показателю достаточно редкая «голубая» комета C/2016 R2 (PANSTARRS), цвет которой как раз и обуславливается избытком CO. Это редкий тип комет для нашей системы – по текущим оценкам, они составляют не более 4 % от общего числа всех изученных образцов. К этому же типу относятся кометы C/1908 R1 (Morehouse) и C/1961 R1 (Humason).

Помимо изучения газовой оболочки межзвездной кометы, предпринимались вполне удачные попытки исследования ее ядра, в том числе с привлечением космического телескопа «Хаббл». Полученные данные позволили оценить диаметр ядра в 600–800 метров. Кроме того, удалось с высокой точностью определить период его обращения вокруг своей оси, что бывает нечасто, ведь, как мы помним, само ядро закрыто от нас газово-пылевой оболочкой. Более того, ученые с приемлемой точностью смогли рассчитать даже ориентацию оси вращения. Кривая блеска кометных ядер, а точнее, псевдоядра, ведь само ядро окружено плотной атмосферой, всегда сглажена – нет явно выраженных максимумов и минимумов, но все же иногда удается определить основные параметры вращения. По фотометрическим измерениям, полученным 23–25 декабря 2019 года, ученые установили период вращения P = 10,67 часа. При этом амплитуда кривой блеска составила всего 0,05 звездной величины. Сравните с амплитудой в 1,8 ^m для Оумуамуа!

Стоит отметить, что астрономы не утверждают, что реальный период вращения не может быть «полупериодом» найденного значения, то есть P = 5,34 часа. Такое решение тоже возможно. Очень часто при определении этого параметра даже для обычных астероидов можно ошибиться, так как оба решения выглядят «правильными». Но в случае со среднестатистическим астероидом, форму которого можно грубо аппроксимировать эллипсоидом, на фазовой кривой блеска мы должны увидеть два минимума и один максимум. Еще раз представьте себе вытянутый камень, который вы вращаете в руках, где большей площади соответствует и больший блеск. При фотометрии псевдоядра активной кометы мы вполне можем иметь верное решение с одним максимумом и минимумом, отсюда и возможное расхождение оценок.

Определение ориентации вращения показало, что джеты протяженностью 2–3 тысячи километров, вырывающиеся из ядра кометы, локализованы как раз в околополярной области, при этом они достаточно стабильны: их геометрия существенно не поменялась на протяжении 70 часов наблюдений. Напомню, что для получения этих данных необходимо было добиться сверхвысокого разрешения изображения в 0,04 угловой секунды на пиксель; под таким углом виден торец листа книги, которую вы сейчас держите в руках, при наблюдении с расстояния в полкилометра!

21 декабря комета Борисова подошла на минимальное расстояние к Земле (1,937 астрономической единицы), достигнув максимума блеска, превысившего 15^m, после чего ее блеск стал стремительно падать. С 4 по 9 марта начали появляться многочисленные сообщения об оптических вспышках, достигающих амплитуды в 0,7^m. 23 марта на комету Борисова вновь навели космический телескоп «Хаббл». Полученные изображения не выявили предполагаемого разделения или разрушения ядра, которое могло бы вызвать зафиксированные вспышки. Наблюдения были повторены 28 марта – и вновь ничего. Ученых ждал сюрприз лишь 30-го числа – на новых кадрах были отчетливо видны два компонента, разошедшиеся на 230 километров. Астрономы вернулись к кадрам предыдущего наблюдения и, аккуратно сложив их воедино с учетом собственного движения кометы, увидели, что на тот момент псевдоядро уже было слегка «вытянутым», что как раз и может служить первым признаком разделения ядра. Время на следующую наблюдательную заявку под номером GO 16044 было выделено 3 апреля, и международная команда ученых ждала его с огромным волнением. Что же происходит с кометой?

А комета, несмотря на разные предположения о ее незавидной судьбе, продолжала здравствовать. Ее второй компонент снова был невидим – скорее всего, он полностью распался при достижении критической скорости вращения. Лишь в юго-западном направлении от ядра был хорошо заметен шлейф выброса вещества, по всей видимости, спровоцированного отделением небольшого фрагмента ядра. Дальнейшие расчеты показали, что этот «осколок» был действительно небольшим: астрономы предполагают, что его масса составляла порядка 120 тысяч тонн или ~0,6 % общей массы кометного ядра, а диаметр не превышал 8–10 метров. Так что путешествие сквозь Солнечную систему не уничтожило этот реликтовый объект и он продолжил свой полет.

Когда я пишу эти строки, с момента открытия кометы Борисова прошло ровно три года, и она до сих пор остается единственной известной межзвездной кометой. Когда же ждать новых открытий? Я думаю, что в этом нам поможет строящийся уже более десяти лет 8,4-метровый обзорный телескоп «Симони» обсерватории «Вера Ру́бин», ранее известный как LSST. И вот почему. Этот телескоп сможет покрывать всю доступную ему область небесной сферы, а это примерно 18 тысяч квадратных градусов, с проницанием до 24–24,5-й звездной величины, за трое суток! Исключение составят околополярные области и зоны вблизи галактического экватора, где плотность звезд максимальна. Синоптический, то есть универсальный обзор будет работать сразу по большому числу научных направлений, таких как исследование темной энергии и материи (скрытой массы), поиск малых тел Солнечной системы, в том числе и сближающихся с Землей, детектирование оптических транзиентов (вспышки внегалактических сверхновых звезд, катаклизмических переменных звезд Галактики и оптические послесвечения «сиротских» гамма-всплесков), а также обнаружение межзвездных объектов, которое должно выйти на качественно новый уровень. Приведу расчеты ученых, основанные на компьютерном моделировании.

Астрономы планируют открывать от 9 до 19 межзвездных объектов в год, на дистанции до 1,5 а. е. от Земли, с эксцентриситетом орбиты e < 5 и скорости до 70 км/с (на расстоянии в 200 а. е. от Солнца), что более чем вдвое превышает скорость кометы Борисова (30,7 км/c). Причем около трети из этих объектов могут стать целью для космических миссий, о которых мы уже говорили. Ограничения умеренные: дистанция перехвата до 1 а. е. и скорость сближения до 55 км/с. А это уже достаточно оптимистичный прогноз, дающий надежду, что за десять лет поисковой работы, которая по планам (к сожалению, неоднократно сдвигавшимся) должна начаться в середине 2024 года, будут открыты свыше сотни новых межзвездных странников и хотя бы один из них будет детально исследован с помощью космических миссий Comet Interceptor и Bridge. Сейчас все мы стоим у истоков изучения подобных объектов – крохотных осколков далеких неизведанных миров, и это чертовски волнующе!