Что скрывает «Звезда Тэбби»

В наше время именно астрономия стала наукой, в которой регулярно совершаются самые невероятные открытия. Среди них встречаются настолько невероятные, что они требуют неординарных доказательств и объяснений, и это уже задача человека, ученого — найти наиболее простое, непротиворечивое истолкование наблюдаемых явлений, максимально согласованное с представлениями современной науки. Многие «горячие головы» часто пытаются привлечь для объяснения непонятных феноменов давно уже не оригинальные гипотезы, связанные с присутствием иного разума, о встрече с которым на самом деле тайно мечтают почти все, кто профессионально занимается исследованиями Космоса. Такие гипотезы, конечно, нельзя полностью сбрасывать со счетов, однако, сколь бы привлекательными они ни были, их всегда следует рассматривать в последнюю очередь, поскольку довольно сложно провести границу «непонятного», за которой простые естественные причины перестают «работать».

Столкновения между планетами — не такое уж редкое событие в молодых планетных системах. Даже наша Земля пережила нечто подобное примерно через полмиллиарда лет после образования. Иногда тела, участвующие в таких столкновениях, разрушаются до состояния облака небольших обломков и пылевых частиц. Их можно обнаружить благодаря спектральным наблюдениям. Таковые производились на телескопе NOT (Nordic Optical Telescope) на Канарских островах, однако в ходе них не было обнаружено ожидаемого избытка излучения в инфракрасном диапазоне, указывающего на наличие теплой межпланетной пыли. Свидетельств ее присутствия также не было получено при анализе архива данных более чувствительных космических телескопов Spitzer и WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer). Однако эти результаты не противоречат гипотезе о том, что свет звезды может поглощаться скоплением множества кометоподобных тел или астероидов, движущихся по близким орбитам.

…История, о которой пойдет речь, началась в 2009 г., когда американский космический телескоп Kepler после выхода на рабочую позицию на гелиоцентрической орбите начал постоянные наблюдения сравнительно небольшого участка небесной сферы. Основной научной задачей телескопа являлись поиски планет за пределами Солнечной системы. С этой целью он каждые полчаса на протяжении четырех лет производил очень точные замеры яркости более 156 тыс. звезд, специально отобранных из почти полумиллиона объектов, попавших в его поле зрения. Если у какой-либо из звезд есть планета, которая движется в плоскости, примерно совпадающей с направлением на Землю, она периодически будет проходить по звездному диску, вызывая незначительное ослабление его общего блеска. Такие явления астрономы называют транзитами.

Определить, что уменьшение яркости вызвано именно благодаря «затмению» экзопланетой, а не, например, процессами в самой звезде, можно по характерной U-образной форме «провала» в кривой блеска, а также по тому, что такие «затмения» наступают строго периодически — интервал между ними равен орбитальному периоду планетоподобного объекта.

Находясь с точки зрения наблюдателя на фоне диска звезды, планета заслоняет лишь небольшую его часть. Глубина впадины на кривой блеска позволяет вычислить размер «затмевающего» объекта. Если бы мы, к примеру, смогли увидеть со стороны прохождение Юпитера по Солнцу (самые крупные известные экзопланеты по размерам ненамного превышают Юпитер), мы бы заметили уменьшение общей яркости солнечного диска приблизительно на 1%. Диаметр Земли в 11 раз меньше юпитерианского, а поскольку падение блеска пропорционально площади сечения затмевающего объекта, или же квадрату его размера, регистрация «затмения» солнцеподобной звезды планетой, аналогичной Земле, требует особо чувствительных инструментов.

Сотрудники NASA создали сложные компьютерные программы для анализа огромного объема данных, поступающих от космического телескопа, и выделения событий, связанных с планетными транзитами. Когда начали появляться первые результаты, астрономы из Йельского университета задались интересным вопросом: а вдруг компьютеры что-то пропустят?

Тогда же был развернут ориентированный на широкую общественность научный проект под названием «Охотники за планетами» (Planet Hunters), чтобы обеспечить всем желающим возможность анализировать те же самые данные. Дело в том, что человеческий мозг имеет исключительную способность распознавать закономерности — часто с этим он справляется лучше, чем вычислительная техника. Не все вначале верили в целесообразность такого проекта, многие отнеслись к нему скептически. Планетолог Дебра Фишер (Debra Fischer) — инициатор программы Planet Hunters — часто сталкивалась с мнением, что компьютер просто не может «не заметить» характерный сигнал.

Это увлекательное состязание человеческого разума и машин продолжается до сих пор. Архивы основной миссии Kepler (сейчас этот телескоп работает в рамках расширенной миссии K2) еще не обработаны даже наполовину. Когда энтузиасты нашли в них первую экзопланету, «пропущенную» компьютером, это всех очень воодушевило, а скептицизма поубавилось. Сегодня с помощью трехсот тысяч добровольных помощников ученых со всего мира их открыто уже сотни. Но все эти достижения несколько меркнут перед открытием, пожалуй, самой загадочной звезды в нашей Галактике. В специальном каталоге KIC (Kepler Input Catalog) она получила номер 8462852.

Уже в мае 2009 г. на кривой блеска этой звезды появился весьма специфический провал. После его обнаружения начались активные обсуждения полученных результатов на форумах. Отмечалось, что такое событие может быть связано с объектом, похожим на Юпитер, однако было также понятно, что он огромен. Обычный транзит длится порядка нескольких часов, но в данном случае он продолжался около недели. Вдобавок график падения яркости не имел характерной симметричной U-образной формы: его начало («левое плечо») оказалось более плавным, чем конец. Это выглядит так, будто тело, экранирующее свет звезды — не сфероид, как подавляющее большинство планет, а нечто асимметричное. И чтобы уж окончательно озадачить исследователей, после основного минимума KIC 8462852 «подмигнула» наблюдателям еще несколько раз — правда, немного слабее. А через пару дней затмения прекратились.

Но все это были, что называется, цветочки по сравнению с тем, что продемонстрировала эта звезда в марте 2011 г. Неожиданно ее яркость упала на 15%, что очень трудно связать с планетным транзитом (даже самый «мощный» из них ослабляет блеск центрального светила всего на 3%). Поскольку мониторинг яркости осуществлялся постоянно, появилась возможность тщательно исследовать все особенности «затмения». В данном случае также наблюдалась асимметрия: постепенное снижение блеска длилось почти неделю, а возврат его к «норме» после минимума произошел всего за пару дней.

И снова наступило спокойствие — до февраля 2013 г. Затем началось настоящее светопреставление. На кривой блеска появился обширный комплекс впадин, наблюдавшийся, по крайней мере, сотню дней (вплоть до окончания основной миссии телескопа Kepler). Впадины имели различные формы: одни были широкими, другие имели острые «вершины». Их длительность варьировалась от одного-двух дней до недели. Кроме того, многие из них имели локальные пики яркости. Создавалось впечатление, будто мы наблюдаем несколько независимых друг от друга событий, наложенных одно на другое.

Во время некоторых из этих событий поток излучения от звезды уменьшался более чем на 20%. Это означает, что объект, заслонявший ее свет, в поперечном сечении превышает по площади нашу Землю более чем в тысячу раз.

Это не укладывалось ни в какие представления. «Общественные» астрономы, столкнувшиеся с невероятным явлением, известили команду профессиональных ученых о том, что они обнаружили нечто странное, требующее дальнейшего исследования.

Первая реакция профессионалов была вполне предсказуемой: «Что ж… возможно, это просто ошибочные данные». Пришлось еще раз все очень тщательно проверить, чтобы убедиться: данные в порядке. В окрестностях звезды действительно происходило что-то, имеющее астрофизическую причину и блокирующее ее свет. С этого момента сразу несколько групп начали детально изучать все, имеющее отношение к этой звезде и способное дать ключи к пониманию того, что удалось наблюдать. К ученым присоединилось множество энтузиастов, и все они взялись искать научные объяснения происходящему.

Очень скоро появилась следующая версия: KIC 8462852 очень молода, она до сих пор окружена остатками протозвездного облака, из которого образовалась. Вещество в нем распределено неравномерно, и отдельные его сгустки, проходя между наблюдателем и звездой, вызывают ослабление ее блеска. Другая гипотеза гласила, что у звезды уже появились планеты, и две из них столкнулись (подобно тому, как это произошло при образовании Луны), «разбросав» в пространстве множество обломков. Тем не менее, оба эти предположения могут объяснить только часть полученных данных. Основная сложность здесь заключается в том, что по своим спектральным характеристикам KIC 8462852 совершенно не похожа на «молодую». Кроме того, не наблюдается свечения пылевой материи, разогретой звездным излучением, которое непременно появилось бы, если бы звезда была молодой или если бы вблизи нее присутствовало много пыли, возникшей в результате столкновения.

Было также высказано мнение, что мы наблюдаем затмения звезды огромным кометным облаком, движущимся вокруг нее по вытянутой эллиптической орбите. Эта версия лучше всего объясняет наблюдательные данные, но уже выглядит несколько неестественной. Чтобы поглотить столь значительную долю звездного излучения, облако должно содержать сотни крупных комет, а скорее — в разы больше, потому что мы можем видеть только ту его часть, которая в это время проходит между нами и звездой. Таким образом, в действительности речь идет о тысячах и десятках тысяч комет. Но из всех плохих идей эта оказалась самой лучшей и уже могла быть опубликована в научной статье.

Естественно, ученые должны публиковать свои результаты, но в сложившейся ситуации все еще оставалось множество сомнений. Для статьи решили придумать броский заголовок, и в итоге она стала называться «Где поток?» (Where’s The Flux? — первые буквы слов складываются в расхожую аббревиатуру WTF?).

Но на этом история, естественно, не закончилась. Примерно в то же время, когда статья готовилась к печати, астроном Джейсон Райт (Jason Wright) также готовил публикацию на основе данных телескопа Kepler. Он утверждал, что этот инструмент имеет экстремально высокую чувствительность, которой должно быть достаточно для обнаружения инопланетных мегаструктур в окрестностях иных звезд, однако найти их он не смог. Увидев загадочные данные, обнаруженные энтузиастами, он воскликнул: «Черт побери, Тэбби! Теперь мне придется переписать свою статью!»

Таким образом, природные объяснения оказались неубедительными и лишь еще больше озадачили ученых, которые продолжают искать версии, исключающие присутствие инопланетян. С другой стороны, удалось убедить специалистов, занимающихся проблемой поиска внеземных цивилизаций (SETI), что KIC 8462852 должна стать их первоочередной целью, требующей повышенного внимания. Уже подана заявка на ее исследование с использованием крупнейшего радиотелескопа обсерватории Грин Бэнк.

Пару месяцев спустя это предложение проникло в средства массовой информации, и сегодня уже более десяти тысяч статей посвящены одной этой звезде, а именно — возможности существования в ее окрестностях разумных существ. Достаточно запустить поиск Google, и сложится впечатление, что они там уже есть. Почему инопланетный разум в данном случае выглядит заслуживающим внимания объяснением наблюдаемой кривой блеска? Представьте себе цивилизацию, ушедшую по пути прогресса намного дальше, чем наша. Земная цивилизация по мере своего развития наращивает потребление энергии — следовательно, вполне приемлемым выглядит допущение, что на определенном этапе мы исчерпаем энергетические ресурсы, предоставляемые нам родной планетой. Где можно добыть еще больше энергии?

Конечно же, непосредственно от центральной звезды (в нашем случае — от Солнца). Как это сделать? Например, построить огромные космические сооружения, улавливающие как можно больше ее излучения. Эти гигантские мегаструктуры, подобные колоссальным солнечным панелям, получили название «сферы Дайсона» — в честь американского физика и математика Фримэна Дайсона (Freeman Dyson), в 1960 г. подробно описавшего их в своей статье. В экстремальном случае такая сфера должна окружать всю звезду, полностью блокируя ее свет, но на промежуточных этапах достаточно будет отдельных сегментов.

Однако следует помнить, что никакие инопланетные мегаструктуры не могут нарушать законы физики. В частности, все, что собирает много энергии, начинает выделять тепло — но именно этого мы не наблюдаем (иначе в инфракрасном диапазоне звезда имела бы аномально высокую яркость). Впрочем, здесь можно предложить достаточно простое объяснение: излучение этого тепла происходит не в направлении Солнечной системы.

Можно дать волю фантазии и высказать совсем уж смелую идею о том, что в данном случае мы являемся свидетелями только что закончившегося космического сражения и катастрофического разрушения планеты. Такая катастрофа неизбежно привела бы к образованию большого количества пыли, которую, опять же, пока не зарегистрировали. Но раз уж речь идет о развитом инопланетном разуме — почему бы не предположить, что его представители «подмели за собой», эффективно очистив пространство вокруг звезды от «мусора» и использовав его для дальнейшей переработки? Именно такие совсем уж фантастические предположения наиболее быстро овладевают человеческим воображением и становятся предметом широкого обсуждения.

KIC 8462852 является хорошим примером ситуации, где могут иметь место как природные феномены, которых земная наука пока не понимает, так и инопланетные технологии, которых мы не понимаем тем более. Ученые, в рамках современной исследовательской стратегии, в первую очередь делают ставку на естественные (природные) объяснения и ориентируются на их поиск. Но, как уже говорилось, все они все равно втайне надеются однажды найти инопланетян. Так или иначе, это действительно интересный объект для изучения, потенциально способный привести нас к новым открытиям.

Профессиональные астрономы, конечно же, будут продолжать наблюдения этого объекта и предлагать все новые и новые объяснения происходящего. К сожалению, наблюдательные мощности, доступные большинству специалистов, весьма ограничены, а телескоп Kepler уже используется в рамках другой миссии и больше не ведет мониторинга удивительного светила. Возможно, проблему KIC 8462852 пришлось бы отложить «до лучших времен», но усилиями научного сообщества ситуацию удалось спасти. К исследованиям подключились тысячи астрономов-любителей со своими телескопами, которые осуществляют еженощные наблюдения этой звезды собственными средствами. Такая массовость гарантирует, что все ее дальнейшие «сюрпризы» не останутся незамеченными.

Самое поразительное в этой ситуации — то, что феномен KIC 8462852 никогда бы не был обнаружен с помощью компьютеров. Просто потому, что ранее никто никогда ничего подобного не наблюдал. А теперь эта звезда пользуется всеобщим вниманием, и когда в космос отправятся новые мощные телескопы — они обязательно подключатся к ее исследованиям. И почти наверняка откроют что-нибудь не менее удивительное…

Что случится, если мы однажды обнаружим другую звезду, подобную KIC 8462852? И что будет означать, если мы больше не найдем ни одной такой звезды? Каждое открытие ставит перед учеными новые вопросы, требующие ответов и объяснений… Но именно такова нелегкая дорога познания.