Парадоксы часть 3

Парадоксы часть 3

В современной астрономии немало загадок, объяснить которые ученые до сих пор не сумели. Среди них есть черные, пустые области космоса, внезапно вспыхивающие ярче самых ярких звезд, неведомые катаклизмы, порождающие частицы невероятно высоких энергий, проникающих даже сквозь магнитный щит Земли, и загадки нашего собственного светила. Вот только некоторые тайны, которые звездное небо не спешит открывать.
Таинственная мерцающая звезда
В 2009 году астрономы-любители, обрабатывавшие данные телескопа Kepler, заметили звезду KIC 8462852. Она мерцала, и в этом не было ничего удивительного, ведь Kepler как раз и был создан для охоты за такими звездами, которые ярко светят большую часть времени, но иногда ненадолго тускнеют. Из-за временного уменьшения яркости астрономы сделали вывод, что у звезды есть планета — она-то и заслоняет часть света от нее.
Однако график светимости обнаруженной звезды был не похож ни на один из тысяч других. Он был очень, очень странным. Во-первых, звезда теряла слишком много яркости — до 20%! Для сравнения, Юпитер (крупнейшая планета в Солнечной системе) для наблюдателя у другой звезды снизит яркость Солнца всего на 1%. Во-вторых, график светимости выглядел совершенно безумно: вместо симметричных, разделенных ровными периодами затуханий наблюдалась целая серия неровных провалов — глубоких и поменьше, а в отдельные годы звезда была похожа на сумасшедший маяк.
Необычной оказалась и продолжительность этих событий: затухания, вызванные транзитом планет, обычно длятся несколько часов, а KIC 8462852 тускнела на целые недели.
Любители передали данные профессионалам, работу возглавила астрофизик Табета Бояджян — и небесное тело получило в ее честь прозвище «звезда Табби». Одна за одной появлялись теории, объясняющие странное мигание — вплоть до мегаструктур планетарных масштабов, построенных цивилизацией инопланетян. Однако доктор Бояджян выступила с лекцией, в которой обратилась к коллегам:
инопланетяне всегда должны быть вашим самым последним, отчаянным предположением, а мы еще не отработали множество гораздо более реалистичных сценариев.
Консенсуса по поводу происходящего возле «звезды Табби» нет до сих пор — ученые периодически публикуют результаты математического моделирования, которые показывают, что затухания могут происходить из-за разных космических катаклизмов. Может быть, Табби поглотила одну или несколько из своих планет; может быть, на нее упали сначала спутники, а потом целая планета — и все они некоторое время «кипели», заставляя звезду «выплевывать» огромные куски материи.
Быстрые радиовсплески
Источников радиоизлучения в космосе предостаточно: его дают и Солнце, и другие звезды. Но мы не способны видеть в радиодиапазоне, и поэтому только недавно ученым стали известны яркие радиособытия во Вселенной.
Художественное представление различных радиовспышек над системой канадского телескопа CHIMЕ. © GreWi (с фото CHIME Collaboration)
Впервые быстрые радиовсплески (БРВ) обнаружили в 2007 году, разбирая архивные данные австралийского телескопа «Паркс».
Астрономы установили, что это распространенное явление в природе: в наблюдаемой части Вселенной БРВ происходят около ста раз в сутки. Много сил ушло на то, чтобы доказать, что они приходят из космоса, а не от земных устройств.
Например, в 2015 году выяснилось, что не все радиовсплески, записанные тем же «Парксом», — родом из космоса: часть из них обязана своим происхождением астрофизикам, которые открывали дверцу микроволновки, предварительно не выключив печь. Но всё-таки остальные всплески «Паркса» приходили из космоса, а еще БРВ наблюдали на других телескопах по всему миру.
Теперь ученые ищут источники БРВ. Чтобы давать настолько мощное излучение, космический объект должен очень быстро вращаться: так быстро, что планета, астероид или звезда на такой скорости просто развалились бы на куски.
Способные выдержать подобное вращение тела должны состоять не из обычной материи, поэтому главные «подозреваемые» — это нейтронные звезды, состоящие из сверхплотного нейтронного вещества. Краткость всплесков тоже указывает на них: объект, дающий короткую вспышку, должен быть небольшого размера, меньше обычной звезды.
Но есть и другие версии: БРВ теоретически могут давать испаряющиеся черные дыры или звезды магнетары. Так или иначе, чтобы разобраться в природе БРВ, нужно продолжать их наблюдать.
Проблема нагрева солнечной короны
В центре нашего Солнца — ядерная топка: в нем постоянно идет реакция термоядерного синтеза, а температура составляет 15 млн К. Но ближе к поверхности звезды становится уже не так горячо — 6000 К, всего в три раза горячее, чем в доменной печи. Возле самого края солнечная плазма остывает и до 4000 К.
Казалось бы, всё понятно: чем дальше от центра пожара, тем прохладнее. Но выше верхней границы Солнца начинается солнечная корона, и там происходит очень странная вещь. Миновав относительно холодную поверхность и тонкий переходный слой над ней, атмосфера Солнца вдруг снова раскаляется — вырастает в тысячу раз! Корона простирается далеко — настолько, что в ней помещаются и Земля, и все остальные планеты.
Почему так происходит, ученые точно не знают. Есть много математических моделей, объясняющих перенос энергии из предлежащих слоев звезды в корону, минуя самый краешек Солнца. Ответив на этот вопрос, физики поймут и то, откуда берется в спектре Солнца рентгеновское излучение, которое появляется только в короне, и вообще разберутся в том, как устроены звезды. Все эти вопросы настолько важны для науки, что для их решения недавно запустили специальный космический зонд Parker. Он подлетит к Солнцу так близко, насколько это возможно, и получит новые данные о том, почему корона такая горячая.
«Энергичные» гости из дальнего космоса
Плотная атмосфера и магнитное поле защищают Землю от непрошеных гостей из космоса — например, от губительного для живых организмов рентгеновского и гамма-излучения и от частиц солнечного ветра. Но самые настойчивые «пришельцы» пробиваются через все защиты Земли.
Первого такого «гостя» зарегистрировал в 1991 году детектор космических частиц университета штата Юта. Одинокий протон, разогнанный до 99,99999999999999999999951 % скорости света, врезался в атмосферу и породил целый ливень других частиц и излучения. На земных скоростях один протон — это смехотворно малая масса вещества, и человек не заметит, если в него врежется даже миллиард. Но разогнанные почти до скорости света и такие легкие объекты могут быть ощутимыми. Энергия протона, пролетевшего над Ютой в 1991 году, составила 48 джоулей — примерно как у брошенного тренированной рукой теннисного мяча. Ударь он в голову человеку, тот бы почувствовал. Гостя из космоса назвали Oh-mygod particle (или частицей «О боже мой!»).
Частиц с такой энергией на Земле нет — ни в природе, ни даже в ускорителях элементарных частиц, где ученым удается воспроизвести условия, которые бывают в недрах звезд. Неудивительно, что регистрация Oh-my-god породила интерес к подобным явлениям. За последние 30 лет удалось установить, что такие космические частицы редко посещают нашу планету: в среднем, раз в двести лет по одному достается каждому квадратному километру поверхности Земли.
А вот откуда они берутся, то есть что разгоняет их до такой гигантской скорости, — понять сложнее. Естественных мощных ускорителей элементарных частиц в космосе полным-полно: это и взрывы сверхновых, и нейтронные звезды. Но есть проблема: согласно расчетам, частицы, подобные Oh-my-god, не могут улететь далеко, их должно замедлять рассеянное по всей Вселенной реликтовое излучение. Значит, частица Oh-my-god должна была прилететь откуда-то из ближайших окрестностей Млечного пути. На таком расстоянии мы должны были бы заметить ее источник — но нет: она прилетела как будто из ниоткуда.
Выяснить, где находятся источники подобных частиц, очень важно. Лишенные защиты родной планеты, космонавты-исследователи дальних миссий неминуемо подвергнутся бомбардировке ими, а это не пройдет бесследно для здоровья. Знание о том, откуда приходит угроза, может помочь защитить тех, кто отправится на Луну, Марс и к другим космическим рубежам.