Зірка Теббі. Привідкриваючи завісу таємничості

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

Серед зірок нема двох однакових. Частину з них можна назвати пересічними, такими, що належать до найпоширеніших класів і спокійно живуть у середині свого багатомільярдорічного життєвого циклу. Але є й такі «особини», які поводяться зовсім неналежно: вони порушують «правила зоряної поведінки», викликаючи здивування вчених мужів і привертаючи до себе пильну увагу. Дивні «підморгування» зірок — непередбачувані, часто дуже значні зміни їхньої яскравості — вже не вперше ставлять астрономів у глухий кут. Задовільних пояснень цих феноменів досі не знайдено. Але пояснювати їх все ж потрібно, і наукова спільнота продовжує повертатися до цієї проблеми.

Загадкові «підморгування»

Зірка KIC 8462852, що знаходиться на відстані приблизно 1500 світлових років, уперше притягнула до себе увагу в вересні 2015 року. Тоді вийшла стаття Табети Бояджян «Where’s the Flux» («Де потік?»), де описувалися дивні коливаняя її блиску, помічені космічним телескопом Kepler. Він спостерігав цей об’єкт від 2009 року, а в період із 2011 по 2015-го виявив величезні провали в його світності. Часом падіння яскравості перевищувало 20% початкового значення.

Зірка Теббі в інфрачервоному (ліворуч) і ультрафіолетовому диапазоні (праворуч). Джерело: NASA/IPAC/STScI

Така поведінка абсолютно невластива для світил спектрального класу F3V, до якого належить KIC 8462852, оскільки вони знаходяться на магістральній лінії своєї еволюції (астрономи називають її головною послідовністю) і випромінюють із високою стабільністю. Однією з перших версій стала наявність у незвичайної зірки екзопланети, що проходить між нею та спостерігачем і викликає часткові затемнення. Однак ця версія відпала майже відразу. KIC 8462852 приблизно в півтора рази перевищує Сонце за діаметром і масою. Навіть планета розміром із Юпітер могла б викликати падіння її яскравості трохи більше ніж на відсоток. Щоб стати причиною зареєстрованих провалів на кривій блиску, екзопланета мала би бути ще у 15 разів більшою. Але наявність такого масивного супутника легко виявлялося би за доплерівським зсувом спектральних ліній випромінювання самої зірки, що обертається разом зі своєю планетою навколо спільного центру мас. Проте нічого подібного вчені не виявили. При цьому провал мав хитромудру форму, схожу на тризуб. За невеликим зниженням яскравості спостерігалося ще більше падіння, за яким, у свою чергу, йшов іще один невеликий провал.

Для пояснення настільки складної поведінки «у пару» до гігантського супутника потрібно додати ще й таку ж величезну систему кілець. Але кільцеві системи — на зразок тієї, що має «наш» Сатурн — не є стабільними та можуть існувати не більше кількох сотень мільйонів років, які з моменту формування KIC 8462852 вже давно минули. Це змусило ввести в модель ще й великий крижаний супутник самої екзопланети або ж рій із комет.

Так в уяві художника виглядає зірка, яку час від часу затуляють фрагменти зруйнованих комет. Джерело: NASA/JPL-Caltech

Крім того, на тлі одного великого «хитромудрого» провалу майже відразу ж виявили ще кілька падінь яскравості з меншими амплітудами та частотою. Група вчених з Іспанії припустила, що частина з них може бути пов’язана з системою троянських астероїдів, які обертаються в резонансі з гігантською екзопланетою. Але це не пояснювало провалів з іншими періодами, яких теж було багато. Зрештою модель набула настільки складного вигляду, що астрономам довелося відмовитися від неї — через вкрай низьку ймовірність того, що система однієї зірки може одночасно мати таку велику кількість особливостей.

Невдовзі за зіркою закріпилось ім’я «Теббі» — на честь ученої, яка першою звернула увагу на загадкові зміни її яскравості.

Пил винен у всьому

Невдалі спроби пояснити дивну поведінку зірки Теббі привертали до неї дедалі більше уваги. Астроном Бредлі Шефер (Bradley Schaefer) провів історичне дослідження та встановив, що вперше про цю зірку ми могли дізнатися ще 1890 року. Після вивчення старих фотопластинок йому вдалося з’ясувати, що в період з 1890 по 1989 рік її максимальний блиск упав на цілих 20%. Можливо, його коливання відбувалися вже тоді, але цього ніхто не помічав.

У жовтні 2015 року Інститут SETI розпочав спостереження KIC 8462852 у радіодіапазоні за допомогою антеної мережі Аллена з надією виявити ознаки передачі сигналів від інопланетних цивілізацій, але нічого подібного зареєструвати не вдалося. Негативний результат спростував припущення про наявність навколо зірки штучних астроінженерних споруд (сфери Дайсона). Однак це не зменшило інтересу до пошуків такого роду, оскільки задовільні природні пояснення дивної поведінки світила, як і раніше, були відсутні.

Багато вчених не були в захваті від галасу, що піднявся навколо зірки Теббі, але, так чи інакше, це допомогло активізувати її подальші дослідження. У травні 2016 року група астрономів організувала для цього збір коштів на платформі Kickstarter. Вони мали піти на оплату спостережного часу для вивчення KIC 8462852 за допомогою мережі наземних телескопів LCOGT протягом року. На це було потрібно близько 100 тис. доларів. Цю суму вдалося зібрати менше ніж за місяць. Число добровольців, які внесли пожертви, перевищило 1,7 тис. осіб.

Завдяки спільним зусиллям астрономів-аматорів і професіоналів до травня 2017 року було оголошено про відкриття кількох нових провалів у кривій світності зірки, що мали глибину в діапазоні від 8% до 22%, а їх загальна кількість у підсумку сягнула 28.

Зіткнення протопланет в уяві художника. Джерело: NASA/JPL-Caltech

Проводилися також дослідження на предмет наявності у зірки плям і циклів активності, завдяки яким удалося дізнатися, що період її обертання навколо осі становить близько 0,88 земних діб. Однак жодного його зв’язку з «містичними» падіннями яскравості не було помічено. Вчені навіть розглядали версію про можливу присутність чорної діри, що входить до складу подвійної системи з KIC 8462852 або випадково опинилася на шляху до наземних спостерігачів, але й ця версія не підтвердилася.

Всього за 2015-2018 роки було зроблено понад 19 тис. знімків зірки Теббі в різних діапазонах спектру — від ультрафіолетового до інфрачервоного. Завдяки цьому вдалося встановити, що під час більшості «затемнень» падіння її блиску припадало здебільшого на синє світло, тоді як інфрачервоний блокувався меншою мірою. Подібна поведінка в астрономії вже спостерігалась у випадках, коли між джерелом і спостерігачем знаходилися хмари дуже дрібного пилу (з частинками розміром менше мікрометра).

Астрономи на чолі з Табетою Бояджян на основі цих даних розробили пилову модель, що добре пояснює всі особливості кривої блиску зірки за часи спостережень з 1890 року, причому необхідна маса пилу виявилася зовсім невеликою — ненабагато більше маси нашого Місяця. Для підтвердження цієї моделі вченим все ще потрібні додаткові спостереження, які зараз ведуться, та загалом серйозних причин, щоб від неї відмовитись, на даний момент уже немає.

Корисний галас

Підводячи підсумки результатів досліджень, астрофізик із Гарварду Аві Льоб (Avi Loeb) зазначив, що фотометричний метод дозволяє виявляти аномалії блиску, які можуть бути викликані плямами та спалахами на зірці, хмарами пилу та уламків або ж невидимим компаньйоном. Проте потрібно розглядати всі інші можливі варіанти. Можливо, у якомусь із випадків одна з аномалій все-таки виявиться свідченням масштабного інженерного проекту, розгорнутого інопланетною цивілізацією. Такий результат, безперечно, надихнув би нас на реалізацію більш амбітних планів щодо освоєння космосу в майбутньому.

Можливий вигляд пилового кільця навколо KIC 8462852, у якому частинки пилу розподілені нерівномірно, що викликає неперіодичні коливання видимої яскравості центральної зірки. Джерело: NASA/JPL-Caltech

И хоча три роки галасу довкола KIC 8462852 закінчилися природним поясненням її поведінки, що багато кого розчарувало, не можна сказати, що загальний підсумок досліджень виявився негативним. Історія з зіркою Теббі привернула увагу багатьох нових людей до пошуків екзопланет і астрономії в цілому, змусила ще раз переглянути архіви спостережень інших подібних світил у пошуках не помічених раніше аномалій. Мабуть, найяскравішим прикладом стала робота фізика й астронома Едварда Шмідта (Edward Schmidt), який провів детальний аналіз даних оглядів NSVS (The Northern Sky Variability Survey) та ASAS-SN (The All-Sky Automated Survey for Supernovae). Йому вдалося з’ясувати, що незвичайні криві блиску найчастіше зустрічаються у червоних гігантів і світил головної послідовності, близьких за масою до Сонця.

Подібні дослідження виявляють ще не вивчені закономірності поведінки сонцеподібних світил. Саме околиці зірок сонячного типу, як зараз прийнято вважати, мають бути найкращим місцем для підтримки життя. Тому логічним виглядає сконцентрувати пошук інопланетного розуму на планетних системах таких «дивних» об’єктів.

У яких випадках причиною виявлених ефектів є штучні споруди космічних масштабів, ми наразі сказати не можемо. Але спостережний матеріал із часом накопичуватиметься, а дослідження — триватимуть. Вчені не сумніваються в тому, що архіви космічного телескопа Kepler, який остаточно припинив роботу в листопаді 2018 року, містять ще чимало дивовижних сюрпризів.