Оумуамуа виявився атиповою кометою. Що відомо та невідомо про міжзоряний об’єкт?

З моменту перших спостережень непроханого гостя Сонячної системи під кодовою назвою 1I/‘Oumuamua дослідники не могли дійти згоди щодо його астрофізичної природи. Хтось припускав, що це астероїд або комета, інші – що це космічний корабель прибульців.

Втім, нове дослідження, опубліковане в журналі Nature, стверджує, що ми все ж таки мали справу з кометою, однак геть нехарактерною для відомого нам космічного простору.

Космічна сигара-болід

Міжзоряний об’єкт Оумуамуа збентежив вчених та потрапив у заголовки світових ЗМІ у жовтні 2017 року, коли пролетів повз Землю на відносно великій швидкості. Його незвична траєкторія та форма одразу вказали на міжзоряне походження: вперше в історії спостережень ми зафіксували об’єкт, який народився за межами Сонячної системи.

Художнє зображення Оумуамуа
Художнє зображення Оумуамуа. Джерело: ESA/Hubble, NASA, ESO, M. Kornmesser

Астрономи провели чергові спостереження через місяць після найбільшого зближення Оумуамуа з Сонцем. Його орбіта була сильно нахилена і проходила за орбітою Меркурія.

Швидкість “посланця” станом на 1 червня 2018 року складала близько 114 000 км/год. Ця неймовірна швидкість є достатньою, щоби перебороти гравітаційне тяжіння Сонця та вилетіти за межі Сонячної системи.

Оскільки вважалося, що міжзоряні комети є більш поширеними за міжзоряні астероїди, дослідники вирішили, що Оумуамуа також був кометою. Проте залишалась проблема – досі жодні спостереження не вказали на наявність будь-яких викидів газів або пилової хмари. Через це Оумуамуа був класифікований як міжзоряний астероїд.

Новий поворот

Команда астрономів на чолі з Марко Мікелі з ЄКА продовжувала вести спостереження об’єкта та вимірювати його швидкість за допомогою наземних інструментів та космічного телескопа Габбл.

У певний моменд дослідники встановили, що Оумуамуа дещо відхилявся від прогнозованої траєкторії, якби він рухався лише під дією гравітаційних впливів Сонця та інших планет.

Фактична траєкторія Оумуамуа
Фактична траєкторія Оумуамуа. Джерело: ESA/Hubble, NASA, ESO, M. Kornmesser

“Неочікувано, ми з’ясували, що Оумуамуа не сповільнювався достатньо, як він  повинен був лише під дією гравітаційних сил,”

розповів Мікелі, провідний автор статті.

Сила гравітації є саме тією силою, яка тримає наші ноги на землі, Місяць на орбіті Землі та інші планети на орбіті довкола Сонця. Вона також є головним чинником, який визначає траєкторії комет, коли вони пролітають крізь Сонячну систему.

Закон всесвітнього тяжіння Ісаака Ньютона дозволив його колезі астроному та математику Едмонду Галлею розрахувати час повернення комети, нині відомої як комета Галлея. Ті самі закони спрацювати, коли космічний апарат Розетта здійснив зближення та почав обертатися довкола комети 67P/Чурюмова-Герасименко.

Існують й інші сили негравітаційної природи, які здатні вплинути на орбіту комети. Зазвичай вони настільки слабкі у порівнянні з гравітацією, що астрономи нехтують ними у своїх розрахунках. Однак у випадку Оумуамуа та його траєкторії, астрономи почали замислюватись над можливими впливами, пов’язаними з його геометрією.

Суворий фізичний аналіз, проведений дослідниками, відкинув ряд ідей пов’язаних з радіаційним тиском, термальними ефектами від взаємодії з сонячним випромінюванням та сонячним вітром. Можливе зіткнення з іншим об’єктом, який би змінив його курс, також було відкинуто.

“Ми перевірили багато можливих альтернатив та найбільш вірогідним є те, що Оумуамуа має бути кометою, і гази, які виходять з її поверхні, призводили до крихітних змін у її траєкторії,”

–  стверджує Давід Фарноккіа, член команди з NASA.

Комети містять лід, який в умовах космосу здатен одразу переходити з твердого стану в газоподібний. Від сонячного тепла пил з поверхні комети утворює слабку “атмосферу” та, іноді, хвіст. Подібні випадки вивільнення внутрішнього тиску можуть призводити до збурювань орбіті космічного тіла.

Поки що вченим не вдалося зафіксувати ніякого пилу чи хімічних слідів, які зазвичай відповідають складовим комети. Дослідники дійшли висновку, що Оумуамуа міг вивільнити дуже малу порцію пилу, або навіть невеликий об’єм чистого газу, що призвело до тих відхилень у його траєкторії, які вони спостерігали.

A/2017 U1 в об’єктиві телескопа. Джерело: A. Fitzsimmons, QUB/Isaac Newton Group, La Palma.

Оумуамуа був занадто малим – діаметром всього декілька сотень метрів.

“Я був надзвичайно здивований, що вперше Оумуамуа здався нам астероїдом, оскільки ми очікуємо, що міжзоряні комети мають бути значно більш поширеними, тож ми, принаймні, вирішили цей конкретний пазл,”

– зазначає Олів’є Єно з Європейської південної обсерваторії.

“Залишається чимало невідомих у цьому об’єкті, але він все ж прибув з іншої сонячної системи, про яку ми нічого не знаємо,”

– додав Мікелі.

Що нам відомо про Оумуамуа?

– Об’єкт 1I/2017 U1 (‘Oumuamua) прибув з міжзоряного простору.

Через його швидкість (87,3 км/c) та його траєкторію довкола Сонця, дослідники впевнені, що Оумуамуа потрапив сюди з іншої зоряної системи. Об’єкт пролетів відносно Землі на швидкості, яку неможливо пояснити лише впливом гравітації нашого Сонця. Тож, за словами вчених, він мав наближатись до Сонячної системи вже з високою швидкістю та не взаємодіяти з іншими планетами. Під час своєї подорожі біля нашої зорі об’єкт пролетів на чверті відстані між Сонцем та Землею.

– Він має гіперболічну траєкторію.

Відстежуючи переміщення Оумуамуа за допомогою телескопів, астрономи змогли розрахувати, що він не буде захоплений гравітаційними силами Сонця. Це також означає, що він не повернеться на новий оберт довкола Сонця по еліптичній орбіті. Натомість, він має гіперболічну орбіту, яка знову виведе його за межі Сонячної системи у міжзоряний простір нашої Галактики, і ми його ніколи більше не побачимо.

– Він не виглядає, як комета, але поводить себе, як одна з них.

Комети являють собою невеликі крижані тіла, які по мірі наближення до Сонця утворюють кому – розріджену атмосферу та хвіст, що складається з летючих речовин, які випаровуються з комети. Спочатку дослідники припустили, що Оумуамуа є кометою. Оскільки на знімках телескопів Оумуамуа виявився лише яскравою крапкою без хвоста, вчені вирішили класифікувати його як астероїд. Але потім вони зафіксували незначне прискорення, яке можна було пояснити лише крихітними потоками газу, невидимими для телескопів.

Oumuamua
Зміни у світності Оумуамуа можна пояснити його незвичними пропорціями. Джерело: NASA/JPL-Caltech

– Він має бути видовженим.

Зробити детальні знімки Оумуамуа неможливо через значні зміни у його світності у часі. Такі варіації можна пояснити дуже видовженою формою. Розрахунки форми, яка призводила би до такого затемнення та віддзеркалення світла, показали, що його довжина може перевищувати ширину в 10 разів. Згідно з останніми розрахунками NASA, довжина Оумуамуа складає близько 800 метрів. Цей факт призвів до того, що Оумуамуа почали неформально називати “космічною сигарою”. Досі астрономи не бачили жодного об’єкта з такими екстремальними пропорціями.

– Він бовтається.

Незвичні зміни у світності також вказують на те, що Оумуамуа не обертається довкола якоїсь однієї вісі. Він не лише обертається від одного краю до іншого, але робить оберти довкола другої вісі з іншим періодом.

Що нам невідомо про Оумуамуа?

– Як він виглядає?

Усі астрономи спостерігали Оумуамуа як одну крапку світла. Враховуючи його траєкторію та незначні прискорення, він має бути меншим за типові об’єкти Хмари Оорта, великої групи крижаних тіл, які обертаються довкола Сонця на відстані 300 мільярдів кілометрів. Об’єкти Хмари Оорта сформувалися в Сонячній системі, однак у минулому кожного з них виштовхнуто за орбіти планет неймовірною гравітаційною силою Юпітера. Вони рухаються повільніше за Оумуамуа і завжди залишатимуться там через гравітацію Сонця.

– З чого він складається?

Комети Сонячної системи містять дуже багато пилу. Однак, оскільки ми нічого не змогли роздивитися на Оумуамуа, вчені припускають, що його компоненти можуть не сильно відрізнятися.

– Звідки він прилетів?

Вочевидь, Оумуамуа потрапив до нашої Сонячної системи з іншої зоряної системи у галактиці, але з якої? Спостереження показали, що вхідна швидкість Оумуамуа була близькою до середньої швидкості руху сусідніх зір. Та оскільки швидкість молодих зір є більш стабільною за швидкість старих, Оумуамуа міг прибути з відносно молодої зорі. Однак, це все ще здогадка. Також імовірно, що Оумуамуа є об’єктом, який мандрує Галактикою впродовж мільярдів років.

– Що він зараз робить?

З січня 2018 року Оумуамуа випав з поля зору наших телескопів, навіть космічних. Але вчені продовжують аналізувати зібрані дані, щоби розкрити більше загадок про нашого міжзоряного гостя.

Питання та відповіді – Елізабет Ландау, NASA JPL

Сподобалась стаття? Придбайте нам , а ми напишемо ще.
Повідомити про помилку: підкресліть текст та натисніть CTRL+Enter або