Сколько близких звезд мы упустили из виду?

Спросите у любого эрудированного человека, не связанного с астрономией, какая звезда ближе всего к нашему светилу, и он без колебаний назовет Альфа Центавра. Эту систему неизменно воспевали фантасты как главный трамплин для прыжка за пределы Солнечной системы. Знатоки тут же уточнят, что это тройной бастион, включающий компоненты A, B и Проксиму. А какая же звезда идет следом? Без помощи поисковиков мало кто с ходу вспомнит звезду Барнарда — крайне тусклую, но мчащуюся по небосводу с рекордной скоростью. А замыкающая тройку лидеров? Кто-то попытается назвать Вольф 359 из вселенной «Стартрека», но потерпит неудачу, так как этот объект давно уступил свои позиции. Совсем недавно астрономы выявили едва различимые в оптических диапазонах объекты — так называемые коричневые карлики. Они не излучают привычного света, но способны согревать. Их нашли случайно, перебирая архивные инфракрасные панорамы прямо на домашних ноутбуках. Фантасты предсказывали нечто подобное еще в прошлом веке — вспомним «Туманность Андромеды» Ивана Ефремова или «Инфра Дракона» Анатолия Гуревича. Пусть в таких мирах царит полумрак, но там есть тепло, а где присутствует тепло, теоретически может зародиться жизнь. И кто поручится, что в ближайших космических окрестностях не скрываются другие тёмные светила, расположенные даже ближе Проксимы?

Разделы учебников астрономии, посвященные ближайшим звездам, оставались незыблемыми почти столетие. После того как Эдвард Барнард в 1916 году обнаружил свое «летящее» светило, список соседей Солнца казался высеченным в камне: тройная Альфа Центавра на удалении 4,37 светового года, одинокий красный карлик Барнарда (5,96) и Вольф 359 (7,86). Казалось, под боком у нас могут прятаться лишь ледяные глыбы из облака Оорта.

И вдруг в марте 2013 года между звездой Барнарда и Вольфом 359 — на расстоянии всего 6,5 световых лет — всплыла новая система. Это открытие произвело такой же фурор, как обнаружение целого архипелага посреди оживленного судоходного пролива. Кевин Луман из Пенсильванского университета скрупулезно анализировал гигантские массивы данных инфракрасного телескопа WISE. Этот аппарат находился на орбите с конца 2009 по начало 2011 года и дважды запечатлел всю небесную сферу в среднем инфракрасном диапазоне. Сопоставляя снимки с полугодовым интервалом, Луман искал объекты со значительным собственным движением — из-за параллакса близкие тела перемещаются по небосводу быстрее удаленных. В созвездии Парусов он заприметил тусклую точку, пересекающую пространство со скоростью 2,79 угловой секунды за год. Для понимания масштабов: этот объект преодолел бы видимый лунный диск всего за шесть с половиной веков. По скорости перемещения с ним могут тягаться лишь единицы светил во главе со звездой Барнарда.

Почему же космического соседа не замечали раньше? В оптике он практически невидим. Когда исследователи изучили архивные фотопластинки, выяснилось невероятное: система десятилетиями попадала в объективы обзорных телескопов. Ее следы обнаружились на снимках Паломарского обзора 1978 года, а также в каталогах Schmidt, DENIS и 2MASS. Призрак оставался незамеченным тридцать пять лет, сливаясь с фоном и напоминая дефект фотоэмульсии.

Впоследствии на объект навели мощнейший телескоп VLT, и точка разделилась на пару. Так человечество познакомилось с системой Luhman 16 (A и B). Технически это не полноценные звезды, а коричневые карлики — космические объекты, застрявшие на эволюционной ступени между планетами-гигантами и настоящими светилами. Масса крупного компаньона равна 35 массам Юпитера, а меньшего — 29. Чтобы запустить термоядерные реакции в ядре, газовому гиганту необходимо набрать не менее 75–80 масс Юпитера. Нашим «братьям» не хватило материала. Единственное, на что их хватило в юности, — короткая вспышка горения дейтерия, исчерпавшаяся за считанные миллионы лет.

Спектральный анализ выявил отчетливые линии лития. В недрах настоящих звезд конвективные потоки уносят литий в центр, где он моментально сгорает. Присутствие лития в спектре карлика доказывает, что термоядерный котел так и не заработал. Тем не менее называть эти миры ледяными нельзя: температура поверхности компонента 16A составляет около 1000 °C, а 16B — порядка 900 °C. Вблизи они напоминают раскаленные угли размером с Юпитер. Примечательно, что с ростом массы коричневые карлики не увеличиваются в объеме, а лишь становятся плотнее.

С помощью VLT астрономам удалось составить первую климатическую карту внесолнечного объекта. Атмосферы этих карликов оказались экстремальными зонами: там бушуют колоссальные штормы, небеса затянуты облаками из силикатов, паров железа и расплавленного минерала, а в верхних слоях конденсируются и проливаются настоящие железные ливни.

Эта находка открыла череду прорывов. Всего год спустя, в апреле 2014-го, Луман обнаружил в данных WISE четвертого по удаленности соседа Солнца — WISE 0855−0714 на дистанции 7,2 светового года. Это одинокий коричневый карлик с массой всего в 10 юпитерианских, чья температура колеблется от –50 до –10 °C. Фактически это блуждающая в межзвездной тьме планета-гигант, укутанная облаками из водяного льда.

Окрестности нашего светила буквально кишат призрачными объектами. Казалось бы, раз уж ученые пропустили пару систем прямо по соседству, самое время подключить флагманский телескоп «Джеймс Уэбб», специализирующийся на инфракрасном диапазоне. Однако здесь кроется парадокс: самый совершенный инструмент не подходит для масштабных поисков. «Уэбб» работает как снайперский прицел, а не как обзорный радар. Его камера NIRCam охватывает крошечный участок неба размером в две с половиной угловые минуты — все равно что изучать ночной свод через соломинку. «Уэбб» уже исследовал систему Luhman 16, анализируя облачные покровы и разыскивая экзопланеты, но на сканирование всего неба у него ушли бы тысячелетия.

В распоряжении науки имеется огромный архив телескопа WISE, успевшего собрать около 8 миллионов кадров. Проблема в другом: объем информации превышает сто терабайт, а профессиональных астрономов на Земле всего несколько тысяч. Попытки автоматизировать поиск с помощью алгоритмов наталкивались на преграды в виде шумов матриц, световых лучей от ярких звезд и оптических артефактов.

Тогда NASA приняло неординарное решение привлечь гражданских энтузиастов. В феврале 2017 года стартовал проект Backyard Worlds: Planet 9. Пользователям предлагалось изучать короткие анимации из четырех кадров одного участка неба. Неподвижный фон звезд автоматически удалялся, а людям нужно было заметить смещающуюся точку. Это стало триумфом краудсорсинга: около 150 тысяч добровольцев со всего мира — от школьников до пенсионеров — выполнили работу, на которую у профессионалов ушли бы десятилетия.

Внимательно изучая снимки, участники проекта открыли более 4000 ранее неизвестных объектов. Один из них, холодный субкарлик Ross 19B, был обнаружен независимо четырьмя новичками, которые мгновенно стали соавторами публикации в авторитетном The Astrophysical Journal. Другой энтузиаст выявил уникальный объект по прозвищу «Случайный» — древнейший коричневый карлик возрастом 10 миллиардов лет, пересекающий Галактику на скорости 200 километров в секунду.

Означает ли это, что ближний космос изучен исчерпывающе? Отнюдь не более чем на четверть. Метод покадрового сравнения опирается на два условия: тело должно излучать тепло и заметно смещаться. Но что если объект исключительно холоден? Или движется не поперек нашего луча зрения, а строго вдоль него — приближаясь или удаляясь? В таком случае на анимации он будет казаться неподвижным.

В 1980-х годах была популярна гипотеза о существовании у Солнца невидимого спутника — Немезиды, тусклого карлика на краю облака Оорта, который якобы каждые 26 миллионов лет направляет кометы к Земле, вызывая массовые вымирания.

Инфракрасные обзоры опровергли эту теорию: массивных спутников на дистанциях до 1,3 светового года (82 000 астрономических единиц) у Солнца нет. Объекты сатурнианских масштабов исключены вплоть до 28 000 астрономических единиц.

Однако между этой границей и Проксимой лежит трехсветовая бездна, где архивы WISE не выявили ничего. Система Luhman 16 расположена дальше, но ее масса и температура делают ее заметной. А вот холодные, маломассивные тела или объекты, летящие по направлению к нам, остаются невидимыми для старых инструментов. И на удалении более светового года от нас может скрываться все что угодно.

С тех пор небосвод в инфракрасном диапазоне с таким охватом больше не снимали — в распоряжении науки остаются материалы исторической миссии WISE/NEOWISE. Чувствительность приемников возросла многократно, но фундаментальная база данных осталась прежней. Возникает вопрос: сколько открытий нас ждет, если повторить сканирование с современными приборами и увеличить интервал наблюдений до нескольких лет? Метод доказал свою эффективность, но аппаратура устарела.

Что если в этой «слепой зоне», гораздо ближе разрекламированной Проксимы, находится чей-то приют? Мы привыкли считать, что для жизни необходима яркая звезда. Пусть коричневый карлик почти не светит, он стабильно выделяет тепло. Планета земного типа на орбите такого карлика не замерзнет. А биологические виды, как показывает опыт земных океанских глубин, способны процветать в абсолютной темноте.

Расстояние в четыре с лишним световых года до Альфа Центавра остается труднопреодолимым барьером для современных технологий. Даже концепт вроде Breakthrough Starshot предполагает разгон зондов до 20% скорости света с помощью лазеров, но это сопряжено с колоссальными трудностями. Если же темное светило с теплой планетой прячется гораздо ближе, парадигма межзвездных полетов кардинально меняется. Возможность увидеть чужие миры появится уже у наших потомков. Поэтому, услышав утверждение, что Альфа Центавра — ближайший рубеж, не стоит спешить с выводами: возможно, первая космическая остановка ждет нас совсем рядом, скрываясь в еще не исследоваలнной темноте.

Источник