При определенной доле удачи вы могли наблюдать одну из комет прямо со своего двора. Вам наверняка знакомы фотографии комет или же их художественные изображения – с центральными частями, или ядрами, с размыто блестящими, светящимися хвостами, тянущимися далеко за ними. Свечение и тянущийся позади хвост – следствие того, что кометы представляют собой по сути ледяные скалы разного размера. Лед этот состоит в основном из воды, но его состав, отражая случайное распространение разных химических соединений в космосе, нередко включает в себя и другие вещества вроде аммиака, метана и углерода. Из чего бы ни состоял этот лед, когда комета проходит близко к Солнцу, он начинает испаряться и выделять пыль, которые рассеивают солнечный свет. Эти процессы вызывают образование комы кометы – окутывающей ядро оболочки, которая состоит из испаряющегося льда и обломков, придает комете ее свечение и переходит в характерный кометный хвост.

Если этот хвост напоминает вам факел горящего топлива, вырывающийся из задней части ракеты, то ваша аналогия верна. Испаряющийся лед действует как реактивная струя, толкая комету вперед. Из-за этого эффекта «дымящая» комета может отклоняться от траектории, заданной воздействием гравитации Солнца. И когда мы наблюдаем такую комету, становится возможным довольно точно рассчитать ее параметры. Заметив «дымящую» комету и измерив степень ее отклонения от расчетной траектории, можно вычислить, какая часть массы кометы была израсходована на то, чтобы придать ей дополнительный импульс.

Если дополнительный импульс, придавший ускорение Оумуамуа, был создан реактивным эффектом, как это происходит с кометами, то наш межзвездный объект должен был бы израсходовать десятую часть своей массы, чтобы достичь той скорости, с которой он перемещался. Такой объем испаряющихся газов был бы слишком велик, чтобы ускользнуть от детекторов наших телескопов. Однако даже самые пристальные наблюдения за пространством возле Оумуамуа не выявили там никаких следов воды, углеродсодержащих газов или пыли, что исключает возможность того, что он получил ускорение за счет испарения газов или выбросов видимых частиц пыли по кометной модели. Более того, не изменялась и скорость его вращения, что неизбежно должно было бы произойти под влиянием несимметричных струй газов, которые придавали бы ему момент вращения, что типично для комет. Помимо этого, такое массивное испарение должно было изменить и период обращения Оумуамуа, что происходит и с кометами Солнечной системы. Но изменений частоты обращения также не зафиксировано.

В конечном счете эти загадки можно свести к одной: почему Оумуамуа отклонился от ожидаемой траектории? Все гипотезы о природе Оумуамуа обязаны учитывать сей фактор, а это значит, ни должны объяснять природу силы, вызвавшей отклонение, при этом учитывая тот факт, что любому предполагаемому кометному хвосту из газа и пыли было бы весьма затруднительно избежать обнаружения нашими приборами.

* * *

На момент написания этой статьи научное сообщество придерживается в основном гипотезы, по которой Оумуамуа был кометой, хотя и своеобразной. Достоинством этой гипотезы является то, что в ней нет неожиданностей. Астрономы наблюдали много комет, траектории которых отклонялись от ожидаемых, рассчитанных только с учетом воздействия гравитации Солнца. Нам известно, отчего такое происходит: во всех этих случаях причиной является испарение газов.

Но, как я уже объяснил выше, испарение газов с Оумуамуа не фиксировалось. И все-таки он отклонился.

Мы знаем о том, что Оумуамуа не выделял паров, благодаря инфракрасной камере космического телескопа Spitzer. После запуска в космос в 2003 году Spitzer провел почти два десятилетия, кружа на орбите в примерно сто пятьдесят пять миллионов миль над Землей и тщательно собирая самую детальную информацию о Вселенной. И хотя запас жидкого гелия, необходимого для охлаждения некоторых частей телескопа и обеспечения их работоспособности, был исчерпан в 2009 году, инфракрасная матричная камера (IRAC) продолжала функционировать до января 2020 года, когда ее наконец перевели в неактивный режим.

Инфракрасная камера космического телескопа Spitzer идеально подходила для наблюдения за кометным газообразованием СО2. Ее детекторы уверенно фиксировали любой существенный объем углекислого газа. Углерод обычно входит в состав кометного льда, а углекислый газ выделяется как побочный продукт в процессе испарения данной ледяной массы под воздействием нагрева и давления – по этой причине мы часто использовали Spitzer при наблюдении за проходящими кометами.

IRAC наблюдал за Оумуамуа в течение тридцати часов, пока наш межзвездный гость проходил мимо Солнца. Если бы в процессе испарения с Оумуамуа образовались даже малые объемы углекислого газа, камера должна была это зафиксировать. Но IRAC ничего не увидел – ни газового шлейфа позади объекта, ни, собственно, самого объекта. (Интересно, что космический телескоп Spitzer также не обнаружил никакого теплового излучения от Оумуамуа, из чего и следует, что объект должен был быть ярче, чем типичная комета или астероид, т. к. это единственная возможность, чтобы, отражая столько солнечного света в оптическом спектре и не обладая большими размерами, не производить сколько-нибудь заметное количество тепла.)

В статье, где подводятся итоги изучения полученных с IRAC данных, авторы признают, что «объект не был обнаружен». Далее, однако, они заявляют, что «траектория Оумуамуа показывает негравитационные ускорения, соответствующие размеру и массе объекта, вызванные предположительно выбросом газов».

Предположительно. Вставив этот жирный знак вопроса в самую середину фразы, авторы закончили аннотацию к своей статье взвешенным заявлением: «Наши результаты указывают на то, что происхождение и эволюция Оумуамуа таят в себе много загадок».

Другая группа ученых, использовавшая новейшее оборудование, зафиксировала результаты, аналогичные данным IRAC. В 2019 году астрономы подвергли анализу изображения, полученные Солнечной и гелиосферной обсерваторией (SOHO) и Обсерваторией солнечно-земных связей (STEREO), которые были сделаны в начале 2017 года, когда Оумуамуа находился вблизи своего перигелия (ближайшей к Солнцу точки). Построенные для наблюдений за Солнцем, STEREO и SOHO изначально не предназначались для поиска комет (хотя после того как телескоп SOHO идентифицировал свою трехтысячную комету, НАСА наградило его титулом «величайший кометоискатель всех времен»). Как и Spitzer, ни SOHO, ни STEREO ничего не обнаружили в той области пространства, для их детекторов Оумуамуа оказался невидимым. Это может означать только то, что «выработка воды» на Оумуамуа была «меньше любых ранее наблюдавшихся значений, по крайней мере, на порядок величины».

Невидимый для IRAC Spitzer, невидимый для SOHO и для STEREO – и все-таки Оумуамуа отклонился.

* * *

Чтобы объяснить траекторию Оумуамуа, не отказываясь при этом от идеи о его кометной природе, ученым пришлось натягивать свои теории на каркас из крайних допущений для значений его размеров и химического состава. К примеру, некоторые специалисты выдвинули тезис, что лед Оумуамуа состоял только из водорода, и эта экстремальная чистота химического состава объясняет, почему его не заметил IRAC (инфракрасная камера IRAC может фиксировать испарение газа, содержащего атомы углерода, но испарение чистого водорода – нет). В подробной статье мы вместе с моим корейским соавтором Тиемом Хоангом подсчитали, что айсберг из замерзшего водорода, путешествующий через межзвездное пространство, должен был бы полностью испариться задолго до того, как достиг Солнечной системы. Будучи самым легким химическим элементом в природе, водород легко испаряется с ледяной поверхности от воздействия межзвездного излучения, частиц газа и пыли, а также космических лучей высоких энергий. Фактически на периферии Солнечной системы обитает множество ледяных комет, которые подвергаются подобным суровым факторам (солнечный ветер также не защищает их, поскольку он серьезно ослабляется давлением межзвездной среды уже на гораздо более близком к Солнцу расстоянии). Но комета, состоящая из одного чистого замерзшего водорода – да из чего угодно «чистого», – кажется чем-то дико экзотичным. По крайней мере, никогда раньше астрономы не наблюдали подобного.