Звезда Тэбби. Приоткрывая завесу таинственности

 https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2018/10/zaglushka-e1538748301621.png
Денис Нырков

Среди звезд нет двух одинаковых. Часть из них можно назвать заурядными, принадлежащими к самым распространенным классам, спокойно живущим в середине своего многомиллиардолетнего жизненного цикла. Но есть и такие «особи», которые ведут себя совершенно неподобающе — они нарушают «правила звездного поведения», вызывая недоумение ученых мужей и привлекая к себе пристальное внимание. Странные «подмигивания» звезд — непредсказуемые, часто весьма значительные изменения их яркости — уже не впервые ставят в тупик астрономов. До сих пор удовлетворительных объяснений этих феноменов не найдено. Но объяснять их все же нужно, и научное сообщество продолжает возвращаться к этой проблеме.

Загадочные «подмигивания»

Звезда KIC 8462852, находящаяся на расстоянии около 1500 световых лет, впервые привлекла к себе внимание в сентябре 2015 г. Тогда вышла статья Табеты Бояджян «Where’s the Flux» («Где поток?»), описывающая странные колебания ее яркости, замеченные космическим телескопом Kepler. Он наблюдал этот объект с 2009 г., а в период с 2011 по 2015 г. обнаружил огромные провалы в его светимости. Временами падение блеска превышало 20% начального значения.

Звезда Тэбби в инфракрасном (слева) и ультрафиолетовом диапазоне (справа). Источник NASA /IPAC/STScI

Такое поведение совершенно несвойственно для светил спектрального класса F3V, к которому относится KIC 8462852, так как они находятся на «магистральной линии» своей эволюции (астрономы называют ее главной последовательностью) и излучают с высокой стабильностью. Одной из первых версий стало наличие у необычной звезды экзопланеты, проходящей между ней и наблюдателем и вызывающей частичные затмения. Однако эта версия отпала почти сразу. KIC 8462852 примерно в полтора раза превышает Солнце по диаметру и массе. Даже планета размером с Юпитер могла бы вызвать падение ее яркости чуть больше чем на процент. Чтобы стать причиной зарегистрированных провалов на кривой блеска, экзопланета должна быть еще в 15 раз больше. Но наличие такого массивного спутника легко выявлялось бы по доплеровскому смещению спектральных линий излучения самой звезды, обращающейся вместе со своей планетой вокруг общего центра масс. Тем не менее, ничего подобного ученые не обнаружили. При этом провал имел замысловатую форму наподобие трезубца. За небольшим снижением яркости следовало еще большее падение, за которым, в свою очередь, шел еще один небольшой провал.

Для объяснения столь сложного поведения «в пару» к гигантскому спутнику требовалось добавить еще и такую же огромную систему колец. Но кольцевые системы — наподобие той, которой обладает «наш» Сатурн — не являются стабильными и могут существовать не более нескольких сотен миллионов лет, которые с момента формирования KIC 8462852 уже давно прошли. Это вынудило ввести в модель еще и крупный ледяной спутник самой экзопланеты, либо же рой из комет.

Так в представлении художника выглядит звезда, закрываемая фрагментами разрушенных комет. Источник: NASA/JPL-Caltech

Кроме того, на фоне одного большого «замысловатого» провала почти сразу же обнаружилось еще несколько падений яркости с меньшими амплитудами и частотой. Группа ученых из Испании предположила, что часть из них может быть связана с системой троянских астероидов, обращающихся в резонансе с гигантской экзопланетой. Но это не объясняло провалов с другими периодами, которых также было много. В конечном счете, модель приняла столь сложный вид, что астрономам пришлось отказаться от нее — из-за крайне низкой вероятности того, что система одной звезды может одновременно обладать таким большим количеством особенностей.

Вскоре за звездой закрепилось имя «Тэбби» — в честь астрофизика Табеты Бояджян (Tabetha Boyajian), первой обратившей внимание на загадочные изменения ее яркости.

Пыль всему виной

Неудачные попытки объяснить странное поведение звезды Тэбби привлекали к ней все больше внимания. Астроном Брэдли Шефер (Bradley Schaefer) провел историческое исследование и установил, что впервые об этой звезде мы могли узнать еще в 1890 г. После изучения старых фотопластинок ему удалось выяснить, что в период с 1890 по 1989 гг. ее максимальный блеск упал на целых 20%. Возможно, его колебания происходили уже тогда, но на это никто не обращал внимания.

В октябре 2015 г. Институт SETI начал наблюдение KIC 8462852 в радиодиапазоне с помощью антенной решетки Аллена в надежде обнаружить признаки передачи сигналов от инопланетных цивилизаций, но ничего подобного зарегистрировать не удалось. Отрицательный результат опроверг экзотическое предположение о наличии вокруг звезды искусственных астроинженерных сооружений (сферы Дайсона). Однако это не убавило интереса к подобного рода поискам, поскольку удовлетворительные естественные объяснения странного поведения светила по-прежнему отсутствовали.

Многие ученые не были в восторге от шумихи, поднявшейся вокруг звезды Тэбби, но, так или иначе, это помогло активизировать ее дальнейшие исследования. В мае 2016 г. группа астрономов организовала для этих целей сбор средств на платформе Kickstarter. Они должны были пойти на оплату наблюдательного времени для изучения KIC 8462852 с помощью сети наземных телескопов LCOGT в течение года. На это требовалось порядка 100 тыс. долларов. Нужную сумму удалось собрать меньше чем за месяц. Число добровольцев, внесших пожертвования, превысило 1,7 тыс. человек.

Благодаря совместным усилиям астрономов-любителей и профессионалов к маю 2017 г. было объявлено об открытии нескольких новых провалов в кривой светимости звезды, имеющих глубину в диапазоне от 8% до 22%, а общее их число в итоге достигло 28.

Столкновение протопланет в представлении художника. Источник: NASA/JPL-Caltech

Проводились также исследования на предмет наличия у звезды пятен и циклов активности, в результате которых удалось установить, что период ее вращения вокруг оси составляет около 0,88 земных суток. Однако никакой его связи с «мистическими» падениями яркости замечено не было. Ученые даже рассматривали версию о возможном присутствии черной дыры, входящей в состав двойной системы с KIC 8462852 или же находящейся где-нибудь на пути к наземным наблюдателям, но и эта версия не подтвердилась.

Всего за 2015-2018 гг. было сделано более 19 тыс. снимков звезды Тэбби в различных диапазонах спектра — от ультрафиолетового до инфракрасного. Благодаря этому удалось установить, что во время большинства «затмений» падение блеска приходилось большей частью на синий свет, в то время как инфракрасный блокировался в меньшей степени. Подобное поведение в астрономии уже наблюдалось в случаях, когда между источником и наблюдателем находились облака очень мелкой пыли (с частицами размером менее микрометра).

Астрономы во главе с Табетой Бояджян на основе этих данных разработали пылевую модель, хорошо объясняющую все особенности кривой блеска звезды за время наблюдений с 1890 г., причем необходимая масса пыли оказалась совсем небольшой — ненамного больше массы нашей Луны. Для подтверждения этой модели ученым все еще требуются дополнительные наблюдения, которые сейчас ведутся, но в целом серьезных причин, чтобы от нее отказаться, в данный момент уже нет.

Полезная шумиха

Подытоживая результаты исследований, астрофизик из Гарварда Ави Леб (Avi Loeb) отметил, что фотометрический метод позволяет обнаруживать аномалии блеска, которые могут быть вызваны пятнами и вспышками на звезде, облаками пыли и обломков или же невидимым компаньоном. Тем не менее, нужно рассматривать все другие возможные варианты. Может быть, в каком-то из случаев одна из аномалий все же окажется свидетельством масштабного инженерного проекта, предпринятого инопланетной цивилизацией. Такой результат, несомненно, вдохновил бы нас на реализацию более амбициозных планов по освоению космоса в будущем.

Предположительный вид пылевого кольца вокруг KIC 8462852, в котором частицы пыли распределены неравномерно, что вызывает непериодические колебания видимой яркости центральной звезды. Источник: NASA/JPL-Caltech

И хотя три года шумихи вокруг KIC 8462852 закончились разочаровывающим для многих естественным объяснением ее поведения, нельзя сказать, что общий итог исследований оказался отрицательным. История со звездой Тэбби привлекла внимание многих новых людей к поискам экзопланет и к астрономии в целом, заставила еще раз пересмотреть архивы наблюдений других подобных светил в поисках не замеченных ранее аномалий. Пожалуй, самым ярким таким примером стала работа физика и астронома Эдварда Шмидта (Edward Schmidt), который провел детальный анализ данных обзоров NSVS (The Northern Sky Variability Survey) и ASAS-SN (The All-Sky Automated Survey for Supernovae). Ему удалось выяснить, что необычные кривые блеска чаще всего встречаются у красных гигантов и светил главной последовательности, близких по массе к Солнцу.

Подобные исследования выявляют еще не изученные закономерности поведения солнцеподобных светил. Именно окрестности звезд солнечного типа, как сейчас принято считать, должны быть наилучшим местом для поддержания жизни. Поэтому представляется логичным сконцентрировать поиск инопланетного разума на планетных системах таких «странных» объектов.

В каких случаях причиной обнаруженных эффектов являются искусственные сооружения космических масштабов, мы пока сказать не можем. Но наблюдательный материал со временем будет накапливаться, а исследования — продолжаться. Ученые не сомневаются в том, что архивы космического телескопа Kepler, окончательно прекратившего работу в ноябре 2018 г., содержат в себе еще немало удивительных сюрпризов.