Astronaujiena. Kometos, ateivių statiniai ar kažkas kitokio?

Prieš keletą mėnesių žiniasklaidoje ir mokslinėje literatūroje pasirodė pranešimai apie žvaigždę KIC 8462852. Šis kodinis numeris žymi beveik pusantros Saulės masės žvaigždę, pakliuvusią į Keplerio misijos stebėjimų lauką. Raidės “KIC” reiškia “Kepler Input Catalog”, t.y. Keplerio gautų duomenų katalogą. Dar žvaigždė praminta Tabi žvaigžde (Tabby’s star, astronomės Tabetha S. Boyajian garbei) arba WTF žvaigžde (formaliai WTF šiuo atveju reiškia “Where’s the flux?”, t.y. “Kur pasidėjo spinduliuotė?”, o ne tai, ką jūs pagalvojote). Šių epitetų ir susidomėjimo žvaigždė sulaukė, nes jos ryškumas laikui bėgant kinta taip, kad to negalime paaiškinti. Tarp galimų egzotiškų paaiškinimų rikiuojasi ir nežemiškos civilizacijos pastatytos megastruktūros.

Keplerio misija, viename mažame dangaus laukelyje gaudžiusi egzoplanetų tranzitus, registravo daugybės žvaigždžių šviesio kitimą nuo 2009-ųjų vidurio iki 20123-ųjų gegužės. Per šį laikotarpį du kartus, 2011-ųjų metų kovo 11 dieną ir 2013-ųjų vasario 28-ą, Tabi žvaigždė reikšmingai pritemo – pirmą kartą jos šviesis sumažėjo 11%, o antrą kartą net 22%. Abu pritemimai truko po gerą pusdienį. Jie visiškai nepanašūs į planetų tranzitų efektus – net Jupiterio skersmens planeta (o didesnių nelabai būna) žvaigždę pritemdytų tik procentu ir ne tiek ilgai. Deja, iš dviejų pritemimų neįmanoma tiksliai pasakyti, ar jie kartojasi periodiškai; pernai turėjusio vykti pritemimo niekas nestebėjo, tačiau tikimasi žvaigždę detaliai stebėti 2017-aisiais metais.

Be šių dviejų gilių pritemimų, Tabi žvaigždės šviesis kito žymiai dažniau, tačiau ne taip stipriai ir neperiodiškai. Dauguma pritemimų neviršydavo 0,5%, išskyrus grupę šviesio svyravimų 2013-ųjų vasario-kovo mėnesiais, kurie siekė 4-6%. Pritemimų trukmė siekdavo nuo kelių valandų iki kelių savaičių. Taigi iš stebėjimų aišku tik tiek, kad žvaigždė yra labai kintanti. Panašiai besielgiančių žvaigždžių nėra žinoma, taigi astronomai panūdo išsiaiškinti, kas gi čia darosi.

Tabi žvaigždės šviesio kreivė (šviesio priklausomybė nuo laiko), sunormuota į tipinį šviesį. Viršuje – visas Keplerio stebėjimų laikas. Apačioje – dviejų giliausių pritemimų padidintas vaizdas. ©Boyajian et al. 2015
Tabi žvaigždės šviesio kreivė (šviesio priklausomybė nuo laiko), sunormuota į tipinį šviesį. Viršuje – visas Keplerio stebėjimų laikas. Apačioje – dviejų giliausių pritemimų padidintas vaizdas. ©Boyajian et al. 2015

Aiškinimasis kol kas apsiribojo teoriniai modeliais. Pirmoji analizė, paskelbta pernai rugsėjį, ir atkreipė visuomenės dėmėsį į šią žvaigždę. Straipsnio pirmoji autorė ir yra Tabetha S. Boyajian, kurios vardu netrukta pakrikštyti žvaigždę. Išanalizavę Keplerio duomenis, mokslininkai nustatė, kad žvaigždė aplink savo ašį apsisuka per kiek daugiau nei 21 valandą. Jos amžius – neaiškus, bet sprendžiant iš judėjimo kitų žvaigždžių atžvilgiu, Tabi žvaigždė gali būti gana sena, mat juda ne taip, kaip jaunos Galaktikos disko žvaigždės. Taip pat netoliese aptikta kita žvaigždė; jei ta žvaigždė yra fiziškai arti Tabi žvaigždės, o ne tiesiog atsitiktinė projekcija dangaus skliaute, tai atstumas tarp žvaigždžių siekia bent 885 astronominius vienetus – gerokai per daug, kad kompanionė turėtų reikšmingą poveikį Tabi žvaigždei; taip pat kompanionė yra žymiai blausesnė už Tabi žvaigždę, tad poveikis šviesiui irgi yra nykstamai mažas. Artimesnių kompanionių žvaigždė beveik neabejotinai neturi. Kaip gi tuomet paaiškinti žvaigždės šviesio kitimą? Straipsnio autoriai pasiūlė tokią hipotezę: galbūt aplink žvaigždę sukasi daug įvairaus dydžio kometiškos išvaizdos objektų, kurie vis kartais pralekia tarp žvaigždės ir mūsų. Kadangi objektų yra daug ir jie juda atskiromis orbitomis, pritemimai yra neperiodiški. Kaip atsiranda gilieji pritemimai – neaišku, gali būti, kad jie irgi neperiodiški, o atitinka du ką tik įvykusius susidūrimus, po kurių likusios asteroidų liekanos tranzito metu jau spėjo išsiplėsti į debesį, bet dar nepasklido tiek, kad nebeuždengtų žvaigždės disko. Ši hipotezė yra labai grubi ir tikrai neatsako į visus klausimus, bet pagrindines šviesos kreivės savybes paaiškinti lyg ir gali.

Ir visgi iškart buvo pasiūlyta ir kita, daug egzotiškesnė, idėja: galbūt čia matome nežemiškos civilizacijos pastatyto orbitinių žvaigždės energijos kolektorių tinklo šešėlius? Toks tinklas, vadinamas Daisono spiečiumi, kaip idėja pasiūlytas prieš gerą pusšimtį metų, o kaip tik šiuo metu panašių struktūrų paieškoms skiriama nemažai dėmesio; keletas astronomų jų ieško įvairių apžvalgų, tarp jų ir Keplerio, duomenyse. Svarbu pabrėžti, kad nežemiškos civilizacijos hipotezė yra tik egzotiškas pasiūlymas, įrodymų jai turime ne daugiau, nei kometų debesies hipotezei, o pastaroji yra paprastesnė, todėl labiau tikėtina.

Nepaisant to, KIC 8462852 stebėjimams buvo skirta Aleno teleskopų masyvo stebėjimų laiko; šis radijo teleskopų masyvas yra pagrindinis nežemiškų civilizacijų paieškos projekto SETI įrenginys. Per keletą savaičių trukusius stebėjimus neaptikta jokių neįprastų radijo signalų tarp 1 ir 10 GHz. Tai nėra didelė elektromagnetinių bangų ruožo dalis (tačiau į ją patenka 1,4 GHz dažnis, atitinkantis labai stiprią neutralaus vandenilio spektro liniją, greta kurios tikimasi aptikti protingų būtybių signalų), taip pat šie stebėjimai nelabai griežtai apriboja ir signalų stiprumą – jei signalas būtų siunčiamas siauru spektro ruožu visomis kryptimis, jį aptiktume tik tada, jei siųstuvo galia 100 kartų viršytų šiandieninį žmonijos energijos suvartojimą; jei signalas būtų siunčiamas plačiu spektru, santykis išauga iki 10 milijonų. Tikslesniam nustatymui reikėtų ilgesnio stebėjimų laiko ir didesnio teleskopo. Taigi nors nieko aptikti nepavyko, tai nelabai sumažina tikimybę, kad Tabi žvaigždėje gali egzistuoti nežemiška civilizacija. Tik kad ta tikimybė ir iš pradžių buvo nedidelė.

Ir visgi tai nėra istorijos pabaiga. Prieš porą savaičių paskelbta istorinių Tabi žvaigždės stebėjimų duomenų analizė. Duomenys siekia net XIX a. pabaigą, taigi turime daugiau nei šimtą metų informacijos apie žvaigždės šviesio kitimą. O kitimas, pasirodo, egzistuoja – per šimtmetį žvaigždė priblėso apie 20%. Ilgalaikėje šviesos kreivėje taip pat matyti staigus priblausimas 1905-1910 metais. Tokio blausimo paaiškinti kometomis jau nebeįmanoma – tam reikėtų šimtų tūkstančių didžiulių kometų, kurios vis labiau dengia žvaigždę nuo mūsų. Iš kitos pusės, nežemiškos civilizacijos paaiškinimas irgi darosi sunkiai tikėtinas: per šimtą metų pastatyti Daisono spiečių, dengiantį 20% žvaigždės, reikėtų neįtikėtinai didelių pastangų, turbūt neįkandamų (ar tiesiog neprotingų) net ir apskritai galinčiai tokį spiečių pastatyti civilizacijai.

Tabi žvaigždės ryškio kitimas (mėlyni taškai) nuo 1890-ųjų, suskirstytas intervalais kas penkerius metus. Pilki taškai – dviejų panašių žvaigždžių ryškių evoliuciją; jokio sistemingo kitimo nematome. Ištisinė linija – tiesė, priderinta prie visų taškų, punktyrinė linija jungia pirmą ir paskutinį taškus. ©Schaefer 2016
Tabi žvaigždės ryškio kitimas (mėlyni taškai) nuo 1890-ųjų, suskirstytas intervalais kas penkerius metus. Pilki taškai – dviejų panašių žvaigždžių ryškių evoliuciją; jokio sistemingo kitimo nematome. Ištisinė linija – tiesė, priderinta prie visų taškų, punktyrinė linija jungia pirmą ir paskutinį taškus. ©Schaefer 2016

Taigi, Tabi žvaigždės istorija dar nesibaigia. Neabejoju, kad šiemet, o gal ir ateinančius keletą metų, bus pasiūlyta ne viena nauja hipotezė apie tai, kas sukelia žvaigždės šviesio kitimus. 2017-aisiais atlikti stebėjimai leis patikrinti ir greičiausiai atmesti dalį hipotezių, bet galutinio atsakymo turbūt teks palaukti ne vienerius metus, gal net keletą dešimtmečių, kol pamatysime, kaip žvaigždė elgiasi ilgalaikėje perspektyvoje.

Laiqualasse

P. S. Kai paskelbiau šį įrašą, kolega fizikas Trismegistas priminė savo ankstesnį tekstą apie šitą žvaigždę ir ten pristatytą gravitacinio patamsėjimo hipotezę. Gravitacinis patamsėjimas – tai toks, procesas, kai dėl spartaus žvaigždės sukimosi jai susiplojus per pusiaują, ties ašigaliais spinduliuojama stipriau, o ties pusiauju – silpniau. Jei planeta tranzituoja per tokią nevienodai švytinčią žvaigždę, tranzito profilis gali būti labai nesimetriškas, iš principo panašus į stebimus KIC 8462852. Gravitaciniu patamsėjimu sėkmingai paaiškinti tranzitų profiliai žvaigždėje PTFO 8-8695 (Barnes et al (2013) straipsnis, Kamiyaka et al (2015) straipsnis).

Ar tinka šis modelis Tabi žvaigždės atveju? Mano nuomone, netinka, dėl keleto priežasčių. Pirmiausia reikia apskaičiuoti, kiek skiriasi spinduliuotė žvaigždės ašigalyje ir pusiaujuje. Pagal Barnes (2013) straipsnio metodiką, gauname 15% skirtumą. Jis nemažas, PTFO 8-8695 skritumas yra 20%, bet ar to pakanka? Barnes (2013) nustatė, kad PTFO 8-8695 pritemimus galima paaiškinti planetos, kurios spindulys yra 1,6 Jupiterio spindulio, tranzitais, jei žvaigždės spindulys yra maždaug lygus Saulės spinduliui. 1,6 Jupiterio spindulio yra 0,16 Saulės spindulio, taigi planetos ir žvaigždės diskų plotų santykis yra 0,0256. Tabi žvaigždės atveju žvaigždės spindulys žinomas neblogai – pusantro Saulės spindulio. Didžiausios žinomos planetos yra du kartus didesnio spindulio, nei Jupiteris. Spindulių santykis 0,2/1,5 = 0,133, plotų santykis – 0,0178. Tranzitai žvaigždėje PTFO 8-8695 yra ~4% gylio, ir tą paaiškinti galima tik didesniu planetos/žvaigždės spindulių santykiu, nei įmanomas Tabi žvaigždėje, kuri dar priedo ne taip smarkiai gravitaciškai pritemusi, kaip PTFO 8-8695. Net ir 6% gylio tranzitą Tabi žvaigždėje šitaip paaiškinti būtų sudėtinga, ką jau kalbėti apie 20%. Tiesa, reikia atkreipti dėmesį, kad Kamiyaka et al. (2015) straipsnyje pristatomas PTFo 8-8695 sistemos sprendinys, kuriame įmanomi net 30% gylio tranzitai. Bet tam reikia planetos, kurios spindulys siektų bent 30% žvaigždės spindulio, gerokai daugiau, nei įmanoma Tabi žvaigždės atveju.

Iš kitos pusės įdomu tai, kad gravitacinis pritemimas galbūt gali paaiškinti ilgalaikį Tabi žvaigždės tamsėjimą. Jei žvaigždės sukimosi ašis smarkiai precesuoja (tai menkai tikėtina, nes žvaigždė turbūt nėra labai jauna, taigi jos sistema turėtų būti dinamiškai nusistovėjusi, bet tebūnie), tai per šimtą metų ji galėjo pasiversti šonu į mus. Taip sumažėjo matoma skaistesnio ašigalio dalis ir padidėjo matoma blausesnio pusiaujo dalis, todėl sumažėjo ir žvaigždės šviesis. Jei tokia hipotezė teisinga, tuomet žvaigždė netrukus turėtų vėl pradėti šviesėti, nes daug daugiau nei ~20% jos šviesis dėl tokio vartymosi keistis negali.

P.P.S. Šiandien (01-28) pasirodė dar vienas trumpas straipsnis, kuriame teigiama, kad ilgalaikio žvaigždės blausimo greičiausiai nebuvo, tai yra tik netvarkingai sukalibruotų senų stebėjimų duomenų sukurta iliuzija.

4 comments

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *