Самой необычной известной звезде наконец-то научно объяснили ее потускнение. Вот необычное, пыльное разрешение.
Наука об охоте за планетами по-настоящему продвинулась вперед в 21 веке, и метод транзита лидирует. Когда планета проходит перед своей родительской звездой по отношению к нашей прямой видимости, часть света звезды на короткое время исчезает. Эти транзиты - плодотворный метод для охотников за экзопланетами в поисках миров вокруг других звезд. На сегодняшний день мы знаем о тысячах звезд с мирами вокруг них, и большинство из них были открыты транзитом.
Когда вы разрабатываете миссию, оптимизированную для поиска планет, вы ожидаете, что метод обнаружит несколько странностей. Но ничего не подготовило астрономов к чудаковатой звезде Табби, чей поток тускнеет на огромную величину без каких-либо регулярно повторяющихся сигналов. После многих лет спекуляций, включающих сценарии, варьирующиеся от кометных штормов до инопланетных мегаструктур, ученые наконец разгадали тайну. Пыль совершенно по-новому выглядит виновником.
Миссия НАСА «Кеплер» изменила правила игры, обследовав более 100 000 звезд в течение многих лет. Из сотен тысяч звезд, которые наблюдал космический аппарат НАСА «Кеплер», одна выделяется как самая необычная. KIC 8462852 - известный в просторечии как звезда Табби/Бояджяна (в честь первооткрывательницы ее интересного поведения Табеты Бояджян) или WTF? (ибо где поток?) звезда - обладает комбинацией свойств, которые делают ее совершенно уникальной. Все сразу, это:
- демонстрирует огромные падения потока, до 22% (в то время как большинство планет вызывают <1% провалов),
- медленно исчезает в течение десятилетий, время от времени осветляясь (чего не происходит ни с какими другими подобными звездами),
- где общая яркость колеблется вокруг провалов (вместо плавного уменьшения и увеличения, наблюдаемого для планет),
- , но без инфракрасного излучения (которое есть у всех других звезд с большими провалами потока).
Это создало огромную загадку.
Это не могут быть планеты, потому что ни одна планета не настолько велика, чтобы блокировать столько света от своей звезды. Даже если вы представляете себе планету с огромной системой колец, вроде супер-Сатурна, эти провалы потока будут периодическими и будут иметь плавный рисунок с плато. Это противоречит имеющимся данным.
Это могла быть очень молодая звезда с планетезималями, протопланетным диском и чрезвычайно запыленной средой. Мы видели звезды с большими провалами потока вокруг них, и все они попали в эту категорию.
Но звезда Бояджяна слишком стара, чтобы иметь протопланетный диск: ей слишком много сотен миллионов лет. Кроме того, что наиболее важно, она не излучает инфракрасный поток, который должна иметь звезда с протопланетным диском. Вот почему звезда изначально была названа «WTF?» (ибо где поток?) звезда.
Это может быть серия кометных событий, когда они испускают большое количество пыли, поднимаемой вверх, когда они падают на внутреннюю часть рассматриваемой солнечной системы. Это может, как было показано сравнительно недавно, объяснить наблюдаемые кратковременные провалы потока.
Но есть еще одно явление, которое это предлагаемое решение не может объяснить: долговременное затемнение звезды. Эта звезда не называется «звездой Табби» или «звездой Бояджяна», потому что она была открыта именно этим ученым; только потому, что она вела научное исследование интересного и важного нового поведения.
Но эта звезда известна уже более века, и наблюдения указывают на длительное затухание, которое эта модель объяснить не может. Кометная пыль сдувается за месяцы; потребуется почти непрерывная бомбардировка комет, чтобы поддерживать уменьшенный поток в течение более века. Потребовалось бы много комет на подобной орбите, чего мы не знаем, как получить.
Итак, какие возможные объяснения остались? Одна популярная идея, которая была выдвинута, заключалась в инопланетных мегаструктурах: цивилизация, намного опередившая человечество в технологическом отношении, строила аппарат, который периодически (или апериодически) блокировал большой процент света звезды. По мере того, как структура становилась все более и более завершенной, это увеличивало количество заблокированного света. Тот факт, что за последнее столетие свет от этой звезды значительно потускнел, можно было бы объяснить прогрессом в том, насколько завершенной будет структура.
Это привлекательная, хотя и нестандартная идея.
Но благодаря множеству последующих наблюдений мы знаем, что это неправильно. Причина? Такой объект, как инопланетная мегаструктура, был бы совершенно непрозрачен для света: он не смог бы пройти сквозь него. Это в равной степени относится к таким вещам, как планеты, луны или любые другие «твердые» объекты, которые вы только можете себе представить.
Из более чем 19000 изображений, сделанных за последние три года в четырех различных диапазонах длин волн от синего до инфракрасного света, мы узнали, что синий свет преимущественно блокируется во всех случаях диммирования: от кратковременный поток падает до долговременного затухания звезды. Есть одна известная вещь, которая может блокировать синий свет, в то время как более красный свет передается преимущественно: частицы пыли, которые уменьшаются, по крайней мере, до определенного минимального размера.
Значит, это должна быть пыль. Что бы ни вызывало провалы потока, а также то, что вызывает долгосрочное замирание, оба должны иметь пыльное происхождение. Провалы Кеплера и «вековое затемнение» вызваны одним и тем же явлением. Согласно самой новой газете:
Это хроматическое поглощение предполагает, что размеры частиц пыли уменьшаются до ~0,1 микрона, предполагая, что эта пыль будет быстро унесена давлением звездного излучения, поэтому пылевые облака должны были сформироваться в течение нескольких месяцев. Современные наблюдения в инфракрасном диапазоне проводились в то время, когда покрытие пылью составляло не менее 12,4% ± 1,3% (как часть векового затемнения), и это согласуется с затемнением, происходящим из околозвездной пыли.
Вот на что указывают улики: в пыль. Но это все еще немного загадочно.
В конце концов, звезда Бояджяна - это сочетание вещей, которые мы не ожидали бы найти вместе.
- Это согласуется с наличием большого количества околозвездной пыли, что обычно указывает на очень молодую звезду, все еще находящуюся на стадии формирования.
- Сама звезда ярче, горячее и массивнее Солнца: она излучает более чем в четыре раза больше света, чем наше Солнце.
- Звезда старая: ей сотни миллионов лет, она стабильно горит на главной последовательности по всем параметрам.
Другими словами, видимая нами пыль должна храниться всего несколько месяцев, учитывая свойства самой звезды. У звезды должен быть какой-то способ пополнить свою пыль. Насколько нам известно, есть две возможности, которые имеют смысл: либо существует внешнее пылевое кольцо с плотными пылевыми облаками внутри, либо падающие события бомбардировки, либо есть что-то внешнее по отношению к звезде, что приводит к блокированию звездного света.
Снижение яркости, наблюдаемое с 1890 года, по-видимому, продолжается и в текущих данных за 2018 год, но оно непостоянно. Кроме того, существуют долгопериодные провалы, длящиеся месяцы, и более короткие провалы, длящиеся сутки и менее, накладываются на них. Это определенно связано с частицами пыли размером примерно до 100 нанометров. Соотношение того, как тускнеет свет на разных длинах волн/цветах, демонстрирует это и исключает другие гипотезы.
Но откуда берется эта пыль? Чтобы сузить этот круг, ученые подсчитали, сколько пыли должно быть задействовано, чтобы объяснить последние 100 с лишним лет событий затемнения и падения. Для того, что находится просто в транзитной плоскости, определяемой только нашей точкой зрения, нам нужно количество пыли, равное примерно массе Луны.
Но их может быть гораздо больше. Предыдущие исследователи также предположили, что может существовать большое количество более отдаленной межзвездной пыли, что подтверждается данными.
Это может либо заменить, либо дополнить присутствие околозвездной пыли. Что касается диска материала вокруг звезды, то он является минимальным. Может быть большое количество пыли не только в плоскости, которую мы наблюдаем, но и за ее пределами: возможно, в ореоле. Мы просто не знаем, но знаем, что если он и существует, то не может быть достаточно близко, чтобы излучать инфракрасное излучение. Кометы тоже должны создавать инфракрасное излучение; Космический телескоп Джеймса Уэбба должен быть в состоянии сказать, когда происходят провалы потока, является ли кометная гипотеза верной или нет.
И, наконец, есть любопытное возможное объяснение, которое было предложено: эта пыль может быть результатом случая звездного несварения.
Если газовая планета-гигант - скажем, размером с Уран - была поглощена этой звездой, это может быть виновником. Вдох планеты или ряда планетных тел давным-давно, быть может, столетия или даже много тысячелетий назад мог вызвать временное поярчение, от которого сейчас звезда возвращается в исходное стабильное состояние. Таким образом, наблюдаемые нами провалы потока могут быть вызваны планетарными обломками от более раннего разрушения или испарением и дегазацией меньших тел.
Независимо от рассматриваемого механизма, мы можем быть уверены в одном выводе: причина потускнения звезды Бояджяна связана с пылью. Это обычная твердая пыль, содержащая частицы размером примерно до 100 нанометров или меньше длины волны видимого света. Та же самая пыль, которая вызывает короткие провалы продолжительностью в день или меньше, также вызывает провалы, длящиеся много месяцев, а также вызывает спад, который длился более века. Всему виной обычная, обычная пыль.
Большой открытый вопрос, который остается открытым, - откуда взялась эта пыль? Это не потому, что звезда молода или все еще формируется, и существуют невероятные ограничения на то, что у звезды есть невидимый компаньон. Все это не может происходить из межзвездной пыли. Была ли планета поглощена? Есть ли что-то еще более необычное? Единственный способ узнать это будет заключаться в большем количестве и лучшем изучении этого объекта. Но одно можно сказать наверняка: даже если где-то и существуют инопланетные мегаструктуры, их здесь нет.