Ученые нашли объяснение странного поведения звезды табби. Новые объяснения загадочного поведения звезды табби Звезда тэбби
В последнее время внимание астрономов привлекла далекая звезда KIC 8462852, или Табби. Дело в том, что телескоп Кеплера, наблюдавший за ней с 2009-го по 2013 год, обнаружил: светило регулярно мерцает, причем данный процесс носит не совсем типичный характер… Это навело некоторых экспертов на мысль, что мерцание имеет искусственное происхождение.
Ученые нашли "Звезду смерти"
Загадочные затемнения
Упомянутая двойная звезда KIC 8462852, расположенная в созвездии Лебедя, в 1480 световых годах от Солнца, получила свое "неофициальное" название в честь впервые исследовавшей ее свойства Табеты Бояджян, сотрудника Йельского университета. В сентябре минувшего года волонтеры Planet Hunters (краудсорсингового проекта по поиску ) обратили внимание на то, что свет звезды регулярно затемняется.
Обычно это указывает на прохождение перед диском светила экзопланеты. Известно, что наиболее крупные планеты могут блокировать до одного процента излучения звезд, однако в случае с Табби она теряла в периоды затемнений до 20 процентов своей яркости! Кроме того, если дело в планете, то промежутки между затемнениями должны быть регулярными, а между тем, они являются спорадическими: паузы в изменениях свечения могут составлять от пяти до 80 дней.
Кометы или сфера Дайсона?
Бояджян и ее коллеги попытались отыскать причину этой "аномалии". Сначала они внимательно исследовали данные "Кеплера" в поисках возможных ошибок и погрешностей. Но информация не была искажена.
Рассмотрев возможные сценарии, Бояджян пришла к выводу, что тип звезды и ее спектральный анализ исключают изменение светимости из-за внутренних процессов. Затемнение может давать пыль от окружающего звезду кометного облака. В то же время сама исследовательница признает, что это объяснение выглядит немного натянутым: окружение кометным роем характерно для молодых звезд, планетная система которых находится на стадии формирования. Но KIC 8462852 не является такой звездой, поэтому в рой могут входить как кометы, так и астероиды, притянутые на орбиту звезды гравитационным возмущением, вызванным прохождением другого светила несколько тысячелетий назад.
Кроме того, если принять за истину "кометную" гипотезу, то кометы должны быть диаметром от 200 километров. "Сложно подобрать настолько крупные кометы, которые будут блокировать так много света звезды", — заявила Бояджян.
Известие об "аномальной" звезде взбудоражило астрофизическую общественность. Джейсон Райт из Пенсильванского университета даже предположил, что Табби может быть окружена некими мегаструктурами, созданными . Например, это может быть астроинженерный объект, называемый сферой Дайсона, построенный из материала планет местной системы с целью сбора излучаемой звездой энергии.
Райту вторит и директор Исследовательского центра поиска внеземных цивилизаций при Калифорнийском университете Эндрю Симион: "Возможно, мы имеем дело с чрезвычайно развитой цивилизацией, соорудившей большую сеть накопителей, чтобы аккумулировать огромные запасы энергии, получаемой от звезды. Возможно, кривая блеска своей нерегулярностью говорит о том, что вокруг звезды вращаются искусственно созданные объекты".
Если взглянуть на вещи реально…
В поисках истины Брэдли Шефер из Университета штата Луизиана обратился к старым фотопластинкам обсерватории Гарвардского колледжа. Оказалось, что с 1890-го по 1989 год Табби фотографировали более 1200 раз. Выяснилось, что звезда мерцает через короткие промежутки времени, а также на протяжении последнего столетия она постепенно теряла свою яркость.
Хотя окружение светила кометным роем, безусловно, выглядит более правдоподобной версией, чем деятельность инопланетной цивилизации, здесь возникает множество вопросов.
"У них должно быть больше массы, чем мы имеем во всем поясе Койпера, — комментирует Массимо Маренго из Университета штата Айова. — На этом можно было бы выйти, если допустить, что одно и то же семейство комет проходит перед звездой снова и снова. Но с вековой тенденцией затемнения, это семейство комет должно становиться больше всякий раз, когда проходит мимо звезды. Это сложный вариант".
Что же касается гипотезы с инопланетянами, то астроном Фил Плэт подсчитал, что для уменьшения яркости звезды на 20 процентов последним понадобилось бы соорудить как минимум 750 миллиардов квадратных километров энергопанелей, что в полторы тысячи раз больше площади Земли.
19 октября прошлого года Институт SETI начал с помощью радиотелескопа Allen Telescope Array наблюдать за радиоизлучением KIC 8462852, пытаясь уловить сигналы искусственного происхождения, которые могли бы свидетельствовать о присутствии вблизи звезды разумной цивилизации. Однако таковых обнаружено не было.
Звезда под названием KIC 8462852 впервые была описана американским астрономом Табетой Бояджян. Звезда Табби расположена в созвездии Лебедя, в 1488 световых годах от нас. Ее масса и радиус в полтора раза превышает параметры Солнца соответственно, а значение температуры расположено в окрестности 6750 К.
В 2015-м году звезда Табби привлекла внимание общественности в результате публикации научной статьи нескольких астрономов, которые, опираясь на результаты наблюдения, отметили аномальную активность звезды. Цель проведенных исследований – светимость звезды Табби, которая меняется нетипичным образом и требует дальнейшего поиска причин данного явления.
Результаты наблюдения
KIC 8462852 стала одной из 100 000 звезд, которые были обнаружены при помощи телескопа Kepler в 2009-м году в рамках программы по поиску . С того момента астрономы вели наблюдения за изменением блеска открытых звезд для выявления вращающихся вокруг них космических тел.
В большинстве случаев наличия планеты, вращающейся вокруг звезды, блеск последней менялся не более чем на 1% с определенным периодом с определенным периодом, вроде каждые несколько недель или месяцев.
Однако, светимость KIC 8462852 изменялась не только не периодично, но и достаточно значительно, чтобы привлечь внимание. Так в 2009-м году, согласно проводимым наблюдениям, яркость звезды внезапно упала, и длилось это целую неделю. Предположение о движении планеты по орбите звезды, как о причине изменения ее блеска, было отклонено, так как данное явление было не симметричным. Спустя два года стабильного показателя яркости звезды Табби, он вновь внезапно изменился, снова на неделю, и аж на 15%.
В 2013-м году яркость начала нерегулярно, буквально хаотично, меняться, что длилось на протяжении ста дней. В течение этого времени блеск падал вплоть до 20%. Подобные процессы не наблюдались ни за одной из звезд, открытых Kepler.
Гипотезы
Прежде всего ученые попытались исключить такие возможные причины, как неполадки с инструментами и телескопами. Кроме того, после определения спектрального класса звезды (F3 V/IV) стало ясно, что внутренние процессы, протекающие в ней, не могли вызвать такого аномального изменения блеска.
Непериодическое изменение яркости наблюдалось не только у звезды Табби, но и у других звезд. Однако такие космические тела были и их поведение подразумевает свои собственные схемы перемен яркости. Одной из причин изменения блеска таких звезд является околозвездный диск, который уже был обнаружен у некоторых из них. Таким образом, разного рода столкновения в околозвездном диске могут вызвать облака пыли, которые и закрывают поверхность звезды от наблюдателя. Но подобное явление в случае с KIC 8462852 невозможно, так как данная звезда немолодая. Поэтому в ее случае причиной этих «затмений яркости» могут быть большое количество тел, вроде комет и астероидов.
Для наличия большого числа малых объектов вблизи орбиты звезды потребовалось бы гравитационное влияние другой звезды, проходящей около Табби несколько тысячелетий назад. Вблизи Табби действительно наблюдается еще одна звезда, однако пока не ясно, является ли она оптической иллюзией в результате воздействия гравитации на лучи света, идущие от нее на Землю, либо является компаньоном Табби. Но согласно результатам подсчетов, потенциальная звезда-компаньон Табби не имеет достаточной массы, чтобы проявить требуемого гравитационного влияния.
Рассматривалась еще одна гипотеза, согласно которой столкновение двух космических тел вблизи звезды могло образовать множество небольших обломков, которые и вращаются вокруг звезды Табби. Но в таком случае наблюдалось бы инфракрасное излучение этих разогретых обломков, которое не наблюдается. Так или иначе, кометы или осколки с очень малой вероятностью могу перекрыть целых 22% света от звезды.
Ученые настолько были загнаны в угол, что начали возникать довольно смелые предположения, наиболее популярным из которых является наличие крупной астроинженерной конструкции вокруг звезды – сферы Дайсона. Данная гипотеза, очевидно, предполагает существование внеземных цивилизаций и потому является очень интересной темой для СМИ. Но и здесь результаты наблюдения не сопоставимы с концепцией подобной искусственной структуры. Дело в том, что огромная структура вокруг звезды KIC 8462852 несомненно нагревалась бы от лучей звезды и переизлучала бы тепло в инфракрасном диапазоне, который не наблюдается учеными.
Дальнейшие наблюдения
Уже был предложен ряд гипотез, объясняющих аномальное изменение яркости звезды Табби, однако каждая из них опровергается расчетами или результатами наблюдений, а посему работы в этой области продолжаются. Сама же Табета Бояджян, вместе с астрономом, специализирующимся в вопросах неземных цивилизаций Джейсоном Райтом (Jason Wright) предложила провести поиск излучения в радиодиапазоне, чтобы окончательно исключить, или даже подтвердить версию о влиянии конструкций инопланетной цивилизации на яркость звезды. С 19-го октября 2015-го года проект по поиску внеземного интеллекта SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) начал вести наблюдения за окрестностями звезды в надежде обнаружить радиосигналы, которые могут быть случайно перехвачены или даже намерено посланы другой цивилизацией.
Помните чужеродную звезду, которая, по предположениям СМИ, является мегаструктурой инопланетян? Да, речь идет о странной звезде, которая демонстрирует необычное изменение яркости. Это и привело к предположению, однако маловероятному, что инопланетяне могли построить вокруг нее гигантскую структуру.
Мегаструктура инопланетян
Конечно, ученые уверены, что это не так. Звезда KIC 8462852, также известная как звезда Табби, вышла на сцену в 2015 году. С того времени было выдвинуто множество теорий, которые пытались объяснить эти необычные провалы в ее яркости, от влияния кометы до «лавины» магнитного поля. Но они не нашли большой поддержки. Теперь исследователи из Колумбийского университета говорят: этот странный сигнал может быть результатом того, что звезда поглотила одну или несколько планет.
Исследование звезды Табби
Изменения в яркости звезды были замечены благодаря телескопу Kepler. В течение последних нескольких лет отклонения в яркости равнялись 22 процентам. Но данные показывают, что яркость звезды Табби также снизилась на 14 процентов по сравнению с 1890 годом. Теория влияния кометы оказалась спорной, поскольку было трудно понять, какие ее размеры могли бы вызвать эти большие провалы. Так что, может быть, причиной является планета, а не комета.
Новая теория
Ученые полагают, что эти затмения являются результатом влияния планетарного тела или тел на KIC 8462852. Они добавляют, что подобное могло произойти 10000 лет назад.
Это означает, что провалы в яркости могут быть результатом поглощения планеты звездой. Более того, некоторые из них не могут быть вызваны тем, что какой-то объект заслоняет нам вид на звезду Табби. Скорее всего, они являются следствием какого-то другого события. Поглощение планеты могло увеличить яркость звезды, и она только сейчас возвращается к своему обычному состоянию.
Дополнительные объяснения
Тем не менее сами исследователи не исключают и другие версии. Они говорят, что такое событие (а их могло быть несколько), возможно, стало причиной появления весьма эксцентричной орбиты комет или планетарного мусора вокруг звезды, что также играет определенную роль в уменьшении яркости.
Как видим, появилась еще одна теория, которая отрицает вмешательство пришельцев. Тем не менее наблюдение за этой звездой все еще вызывают интерес. Если эта конкретная теория верна, она может заставить нас переосмыслить то, как звезды и их планеты взаимодействуют между собой.
Звезда KIC 8462852, обнаруженная астрономом Таботой «Табби» Бойаджиан , привлекла внимание учёных и журналистов всего мира необычными изменениями в яркости, которые самые большие энтузиасты объясняли строительством вокруг звезды сферы Дайсона. Несколько научных работ одна за другой опровергают предположения, сделанные в предшествующих работах. Очередную работу, опровергающую старые предположения и вносящую новые вопросы, опубликовали две команды астрофизиков .
Звезда Табби находится на расстоянии 1480 световых лет от Земли. Она была найдена в рамках проекта по поиску экзопланет телескопом Кеплер при помощи транзитного метода. Проходя между нами и звездой, планеты вызывают симметричное падение и последующий рост яркости. В прошлом году из-за того, что колебания её яркости были нехарактерными и несимметричными.
Провалы в яркости, происходившие с периодом в 100 дней, были похожи на то, будто звезду затеняет большой рой объектов неправильной формы. Учёные из Пенсильванского государственного университета даже предположили, что на орбите звезды происходит строительство сферы Дайсона – мегаобъекта, собирающего всю энергию звезды для последующей переработки.
Ради проверки этой идеи радиотелескопы проекта SETI просканировали окрестности звезды, но . Кроме того, подобная мегаструктура должна была неплохо излучать в инфракрасном диапазоне, чего также обнаружено не было.
Другая команда учёных предположила, что вокруг звезды . Но астроном Брэдли Шефер из Луизианского государственного университета , и изучил сканы исторических снимков этой области неба, делавшиеся с 1890 по 1989 года. Оказалось, что за это время яркость звезды уменьшилась на 20%, а кроме того, рассчитал, что кометная гипотеза не соответствует наблюдениям.
Серьёзное уменьшение яркости звезды сложно было объяснить чем-либо, кроме постепенного появления на её орбите мегаструктуры. Но использование фотоснимков из архива «Digital Access to a Sky Century» натолкнуло на мысль студента из Университета Вандербильта, что полученное расчётное изменение в яркости звезды вызвано не реальными процессами, происходящими со звездой, а погрешностью в измерениях и использованием для архива фотографий разных телескопов.
Аналогичная мысль пришла в голову и другому астроному, работающему в Лихайском университете. Учёные решили объединить усилия и исследовать материалы из архива астрофотографий. Оказалось, что множество звёзд, запечатлённых на фото из архива, испытали падение яркости в 1960-х годах, что говорит о том, что на самом деле эти изменения были вызваны сменой оборудования, использовавшегося для фотографий.
Правда, и без этого звезда вызывает слишком много вопросов без ответов. В 2009 году в яркости звезды наблюдался провал, длившийся неделю. Он отличался от прохода планет по диску звезды тем, что был несимметричным. Затем в течение двух лет свет оставался постоянным, после чего на неделю произошёл провал аж на 15%.
В 2013 году свет от звезды вообще начал мигать нерегулярно и по сложной схеме, и это явление длилось в течение 100 дней. В какие-то моменты яркость звезды падала на 20%. По словам Таботы, для такого затемнения потребовался бы объект в 1000 раз больше Земли, который должен был бы пройти между нами и звездой. Подобных данных нет больше ни по одной из звёзд, просканированных Кеплером.
Ни одна из предложенных учёными гипотез (изменение яркости самой звезды, столкновение планет, облака пыли, распад огромной кометы, влияние карликового компаньона звезды на её поведение) полностью не укладываются в наблюдения. Однозначно понятно, что звезду что-то затеняет – но что именно, учёные объяснить пока не могут.
В сентябре 2015 года несколько астрономов опубликовали результаты исследований изменений светимости звезды , которые привлекли внимание мировых СМИ. Регистрация таких изменений проводилась космической обсерваторией Kepler , в рамках программы поиска экзопланет . Обычно из-за прохождения планеты перед звездой её свет незначительно меркнет на короткое время, что повторяется через регулярные интервалы. Однако звезда KIC 8462852 оказалась исключением: её светимость падала на величину до 22 процентов, причём такие падения наблюдались на протяжении различных промежутков времени (от 5 до 80 дней), что привело к появлению большого количества гипотез. Странный характер кривых блеска этой звезды был замечен волонтёрами Planet Hunters - краудсорсингового проекта по поиску экзопланет в данных Kepler, некоторые из которых стали соавторами итоговой статьи.
Рядом со звездой на расстоянии 2 ″ {\displaystyle 2""} видна ещё одна звезда. Не ясно, является ли это оптически двойной звездой или настоящей двойной звездой . Потенциальный компаньон представляет собой, если находится на том же расстоянии, маломассивную звезду ~0,4 M ☉ спектрального класса M2V на расстоянии около 885 а. е.
Гипотезы аномалии
Первоначально предполагалось, что аномалии объясняются проблемами с телескопом или искажением при передаче информации, однако, в ходе исследований эта версия была опровергнута. Спектральный анализ и тип, к которому относится звезда, также исключают изменение светимости из-за проходящих в ней внутренних процессов.
KIC 8462852 не единственная звезда, которая имеет непериодические спады яркости. Однако, все остальные подобные звёзды (англ. dippers ) являются молодыми звёздными объектами и имеют другую структуру спадов яркости . Предполагается, что подобные объекты могут иметь околозвёздный диск , и для некоторых объектов, (например для EPIC 204278916), он действительно обнаружен . Наиболее вероятным объяснением изменения яркости для таких объектов представляется гипотеза, согласно которой столкновения в околозвёздном диске могут генерировать облака пыли, закрывающие свет звезды. Однако KIC 8462852 не является молодой звездой, поэтому рой может состоять из комет и астероидов, множество которых могло оказаться на близкой орбите после гравитационного возмущения от прохождения другой звезды (но не той, которая видна потенциальным компаньоном). Впрочем, и такое маловероятно, поскольку прямых доказательств этому нет, а прохождение звезды должно было произойти всего несколько тысячелетий назад (ничтожный срок по космическим меркам) .
В связи с этим, Табета Бояджян, ведущий автор исследования, рассматривает ещё один сценарий. Мерцание KIC 8462852 может указывать на попытку строительства астроинженерного сооружения типа сферы Дайсона или другого набора гигантских объектов (например, коллекторов света), которые высокоразвитая внеземная цивилизация построила для аккумулирования энергии своей звезды, что сразу взбудоражило общественное мнение.
О том, что искусственные объекты высокоразвитой инопланетной цивилизации могут быть одним из объяснений этих обнаруженных аномалий, заявил также директор Исследовательского центра поиска внеземных цивилизаций при Калифорнийском университете Эндрю Симион: «Возможно, мы имеем дело с чрезвычайно развитой цивилизацией, соорудившей большую сеть накопителей, чтобы аккумулировать огромные запасы энергии, получаемой от звезды. Возможно, кривая блеска своей нерегулярностью говорит о том, что вокруг звезды вращаются искусственно созданные объекты. В дальнейшем мы планируем с помощью крупных оптических и радиотелескопов, расположенных на Земле, попытаться увидеть другие типы исходящего от этой системы электромагнитного излучения. Его наличие будет указывать на возможное существование технологически развитой цивилизации в этой системе» .
«Инопланетяне всегда должны быть самой последней гипотезой, которую стоит рассматривать, но это выглядит как то, что вы ожидаете от внеземной цивилизации», - заявил астроном Джейсон Райт (Jason Wright) из Университета штата Пенсильвания .
Есть и другие гипотезы (рой комет, облако пыли в межзвёздном пространстве, процессы внутри звезды, наличие чёрной дыры-спутника) .
Последующие наблюдения
Запланированы тщательные последующие наблюдения с использованием более мощных наземных радиотелескопов Грин-Бэнк и Very Large Array , а также с помощью космических телескопов, которые планируется создать в ближайшие годы в рамках программы по поиску экзопланет , таких как инфракрасный Wide Field Infrared Survey Telescope , оптические TESS и PLATO .
Продолжается также пристальное наблюдение звезды KIC 8462852 в оптическом диапазоне многими наземными обсерваториями в ожидании очередного многодневного снижения блеска, также планируются наблюдения звезды во время снижения её блеска с помощью больших телескопов, оснащённых спектрографами, чтобы определить, чем обусловлено снижение её блеска - крупными твёрдыми телами или пылью и газом . Лазерных сигналов от звезды пока не обнаружено .
Астроном Брэдли Шефер после изучения исторических снимков этой области неба, делавшихся с 1890 по 1989 года, заметил, что за это время яркость звезды уменьшилась на 20 % (необычные световые изменения звезды EPIC 204376071 составляли 80% яркости ). Чтобы исключить возможность ошибок, Шеффер лично отправился в Гарвард, чтобы изучить оригиналы снимков. По мнению Шефера, кометная гипотеза для объяснения наблюдаемых эффектов уже не годится. По его расчётам, для такого затемнения перед звездой должно было пролететь не менее 648 000 комет, каждая диаметром от 200 км, что является совершенно невероятным .
Позже появилось исследование, в котором изучалось изменение блеска звезды в течение почти четырёх лет, зафиксированное телескопом «Кеплер». Хотя «Кеплер» предназначался для измерения небольшого изменения яркости в течение маленького времени, используя фотографии, которые делал «Кеплер», возможно измерить изменение яркости в течение большого времени. Выяснилось, что яркость KIC 8462852 постоянно уменьшалась. В течение первых 1000 дней яркость снижалась со скоростью около 0,34 %/год, а в течение следующих 200 дней яркость стала уменьшаться с ещё большей скоростью и упала на 2 %. Всего яркость уменьшилась на 3 % за 3,8 года. Для сравнения были исследованы ещё 193 близлежащие звезды и 355 звёзд, похожих на KIC 8462852. Ни одна из этих звёзд не поменяла своей яркости так сильно за это время, и лишь 0,6 % меняли свою яркость со скоростью большей, чем 0,34 %/год .
24 апреля 2017 года началось очередное падение яркости KIC 8462852 (первое с 2013 года). Наблюдение звезды велось десятками телескопов. После этого звезда стала возвращаться к своей обычной яркости. 19 и 20 мая 2017 года снижение яркости составляло 3 % .
В новом исследовании ученые под руководством Массимо Маренго (Университет штата Айова, США) сравнили изменение интенсивности свечения в разных длинах волн и выяснили, что в инфракрасном спектре звезда изменяет интенсивность гораздо меньше, чем в видимом или ультрафиолетовом, что характерно для пыли. .
Примечания
- Gaia Data Release 2 - 2018.
- Boyajian, T. S.; LaCourse, D. M.; Rappaport, S. A.; Fabrycky, D.; Fischer, D. A.; Gandolfi, D.; Kennedy, G. M.; Liu, M. C.; Moor, A.; Olah, K.; Vida, K.; Wyatt, M. C.; Best, W. M. J.; Ciesla, F.; Csak, B.; Dupuy, T. J.; Handler, G.; Heng, K.; Korhonen, H.; Kovacs, J.; Kozakis, T.; Kriskovics, L.; Schmitt, J. R.; Szabo, Gy.; Szabo, R.; Wang, J.; Goodman, S.; Hoekstra, A.; Jek, K. J.
- Tycho-2 Catalogue
- T. Kozakis , D. Gandolfi , D. Fabrycky et al. // Mon. Not. R. Astron. Soc. / D. Flower - OUP , 2016. - Vol. 457, Iss. 4. - P. 3988–4004. - ISSN 0035-8711 ; 1365-2966 - doi:10.1093/MNRAS/STW218
- Wright, Jason T. What Could Be Going on with Boyajian’s Star? Part I (неопр.) (недоступная ссылка) . Pennsylvania State University (30 августа 2016). Дата обращения 12 сентября 2016. Архивировано 18 сентября 2016 года.
- О чем говорить с инопланетянами?
- M. Ansdell et al. Dipper disks not inclined towards edge-on orbits. - arXiv :1607.03115 .
- Simone Scaringi et al. The peculiar dipping events in the disk-bearing young-stellar object EPIC 204278916. - arXiv :1608.07291 .
