Похожа ли наша солнечная система на другие солнечные системы? На самом деле это сложный и многогранный вопрос. Мы знаем, что существуют разные типы звезд, различающиеся главным образом по массе и возрасту. У нас есть желтое солнце, но система вокруг красного, оранжевого или синего солнца, вероятно, будет совсем другой. Мы также знаем, что в разных относительных точках галактики состав газовых облаков, из которых формируются звездные системы, может сильно отличаться. Одно из отличий известно как “металличность”, которая относится к количеству элементов, более тяжелых, чем водород или гелий. Старые звезды сформировались до того, как появилось много более тяжелых элементов, поэтому они имеют более низкую тепловую активность. Эта особенность также различается в пределах нашей галактики, причем металличность выше ближе к центру. И разные галактики имеют разную металличность.
Но чего нам следует ожидать от звездной системы с желтым солнцем, расположенным в аналогичном месте в нашей галактике? Если известные переменные одинаковы, следует ли ожидать, что состав элементов также будет примерно одинаковым? Это подводит к более глубокому научному вопросу о том, насколько типична наша система. Можем ли мы предположить, что остальная Вселенная похожа на наш крошечный уголок? Чтобы противостоять высокомерному мнению человечества о том, что мы какие-то особенные, ученые пытаются следовать принципу, предполагающему, что мы обычные люди. Но всегда ли это предположение верно?
Как мы вообще можем ответить на этот вопрос для звезд, которые находятся на расстоянии световых лет от нас? Основным методом, который мы используем, является спектральный анализ (спектроскопия) – невероятно мощный инструмент, который позволяет нам идентифицировать конкретные элементы и химические вещества, просто анализируя излучение, которое мы видим. Вы можете провести спектральный анализ образца в лаборатории или с помощью телескопов на удаленных объектах. На самом деле метод довольно прост. Вы используете призму, чтобы разложить свет по цветовому спектру (например, радугу). Затем вы можете проанализировать линии излучения или поглощения, которые похожи на сигнатуру.
Если у вас чистый белый свет, это создаст спектр электромагнитного излучения на всех частотах от инфракрасного до ультрафиолетового (в зависимости от источника). Когда жидкости и твердые вещества достаточно нагреты, они светятся в широком спектре, но когда газы светятся, они, как правило, излучают на очень специфических частотах, в зависимости от их химического состава. Они называются линиями излучения. Газы также поглощают свет определенной частоты, который проходит через них, оставляя после себя черные линии поглощения в спектре света. Таким образом, мы можем посмотреть на излучение звезды и определить его химический состав, но мы также можем посмотреть на свет, проходящий через межзвездное облако газа, и определить его состав – даже в пределах наблюдаемой Вселенной. Довольно круто.
Но если мы хотим узнать больше об отдаленных системах, мы ограничены этим огромным расстоянием. В ближайшее время мы не сможем посетить другие системы. Однако, возможно, время от времени нам удастся увидеть частичку отдаленной звездной системы. В 2017 году астрономы обнаружили первый подтвержденный межзвездный объект, Оумуамуа. По его траектории мы могли сказать, что это был межзвездный объект. Сначала астрономы подумали, что это может быть комета, но когда она приблизилась к Солнцу, то выделила очень мало газов, и поэтому в конечном итоге была классифицирована как астероид (хотя и похожий на комету). Это была первая и единственная межзвездная встреча, и вопрос заключался в том, насколько они распространены? Мы не узнаем, пока не найдем другие.
Затем, в 2019 году, всего два года спустя, мы обнаружили второй межзвездный объект, 2I/Borisov. Эта комета оказалась полноценной, и это было потрясающе. Кометы – это шары изо льда, камней и пыли. По мере приближения к звезде они нагреваются, и лед превращается в газ. Затем мы можем использовать спектроскопию, чтобы определить, что это за газ, и это должно рассказать нам кое-что о составе кометы. Точно так же, как звезды могут отличаться в зависимости от того, где они образуются в галактике, объекты, вращающиеся вокруг звезды, могут отличаться в зависимости от того, где в системе они образуются. Звездные системы образуются из клубящегося газового облака, но это газовое облако неоднородно. Чем дальше вы удаляетесь от центра (особенно после того, как звезда зажжется), тем холоднее становится. Это позволяет веществам с более высокой температурой плавления оставаться в виде льда.
Таким образом, мы можем приблизительно сказать, где образовалась комета, основываясь на ее составе. Но применимы ли эти правила также к инопланетным кометам? Что ж, пока у нас есть одна точка отсчета – комета Борисова. Однако то, что обнаружили астрономы, интересно. Две команды, на самом деле, независимо друг от друга изучали Борисов и пришли к схожим выводам. Они обнаружили, что в нем очень высокое содержание монооксида углерода (CO), в 9-26 раз выше, чем в кометах из нашей собственной системы. Что это значит?
Что ж, CO очень летуч, поэтому он быстро испаряется, когда кометы приближаются к звездам. Таким образом, любая комета с высоким содержанием CO, должно быть, сформировалась на окраинах системы и осталась там. Возможно, она впервые попадает во внутреннюю часть Солнечной системы и еще не потеряла свой CO. Но в Борисове действительно высокое содержание CO, даже выше, чем в кометах из нашей собственной системы, которые имеют высокое содержание CO. Почему это так? Мы не знаем наверняка, но это говорит о том, что Борисов сформировался на окраинах своей системы, возможно, в эквиваленте облака Оорта или в дальних частях пояса Койпера, а затем был отброшен в результате взаимодействия с чем-то другим, возможно, с карликовой планетой или проходящей мимо звездой. Борисов исследовал галактику миллионы или, возможно, даже миллиарды лет, прежде чем наткнулся на нашу систему.
Возможно, Борисов родом из системы красных карликов, что имеет смысл по двум причинам. Во-первых, красных карликов там гораздо больше, чем звезд любого другого типа. Около 80% звезд в нашей галактике являются красными карликами. Итак, просто оценивая шансы, можно с уверенностью сказать, что они произошли из такой системы. Но это имеет смысл и по другой причине – красные карлики холоднее, поэтому, возможно, в целом их кометы содержат больше CO, чем кометы, которые образуются вокруг желтых солнц. У нас есть только один крошечный проблеск, один кусочек головоломки, и поэтому трудно сделать какие-либо окончательные выводы. Но это разумные гипотезы.
Кстати, в Борисове также высокое содержание цианистого водорода (HCN), что характерно и для комет нашей системы. Это напомнило мне о посещении кометы Галлея в 1910 году. В то время астрономы смогли обнаружить с помощью спектроскопии, что комета Галлея и ее хвост содержат HCN. Это привело французского астронома Камиля Фламмариона к предположению, что цианистый водород попадет в атмосферу Земли и уничтожит все живое на Земле. Это вызвало небольшую панику, включая паническую скупку противогазов и эксплуатацию бесчисленными торговцами, продающими противокометные таблетки. Ученым того времени, в том числе знаменитому Персивалю Лоуэллу, пришлось указать на то, что цианистый водород был настолько разрежен, что находился практически в вакууме и не представлял угрозы. Но не все прислушивались к мнению ученых, которые обвиняли шарлатанов.
Более века спустя все это звучит до боли знакомо.
