Межзвездный объект светится: ученые в замешательстве

Странный свет от странника: первые наблюдения

Когда в начале июля 2025 года был впервые обнаружен межзвездный объект, известный под названием 3I/ATLAS, он вел себя достаточно странно, чтобы привлечь внимание; снимок Hubble, сделанный 21 июля, показал концентрированное усиление яркости на стороне тела, обращенной к Солнцу, при практически полном отсутствии классического кометного хвоста. Эта серия изображений — в сочетании с данными камер широкоугольного обзора и инфракрасной спектроскопии — поставила в тупик как исследователей межзвездных объектов, так и все астрономическое сообщество. Самая простая интерпретация некоторых комментаторов звучит драматично: объект, по-видимому, излучает собственный свет. Большинство исследователей, однако, относятся к этому утверждению как к предварительному и прежде всего задаются другим вопросом: является ли это свечение действительно собственным излучением или же это закономерное следствие солнечного света, пыли и геометрии измерений?

Межзвездный объект озадачил ученых межзвездный объект: наблюдательная загадка четырех телескопов

Сразу несколько космических обсерваторий внесли свой вклад в решение этой загадки. Космический телескоп Hubble получил впечатляющие изображения яркости в форме капли или «кокона», обращенного к Солнцу; миссии NASA — включая Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) и прибор для инфракрасного обзора SPHEREx — а также James Webb Space Telescope (JWST) предоставили вспомогательные данные фотометрии и спектроскопии. Эти наборы данных указывают на три провокационных факта: объект активировался на больших гелиоцентрических расстояниях, где солнечный свет слаб, в его коме наблюдается необычно высокое соотношение углекислого газа к воде, и у него отсутствует длинный, богатый пылью хвост, характерный для большинства активных комет.

Методы, которыми астрономы обнаруживают и характеризуют подобное поведение, имеют решающее значение. Визуализация выявляет морфологию и изменения яркости, фотометрия временных рядов отслеживает, следует ли яркость вращательному или переходному паттерну, а спектроскопия отделяет отраженный солнечный свет от фотонов, испускаемых атомами, молекулами или разогретым материалом. SPHEREx и JWST работают в инфракрасном диапазоне и могут обнаруживать молекулярные сигнатуры — те самые линии и полосы, которые выявили высокое соотношение CO2/вода, — в то время как Hubble и TESS обеспечивают оптические изображения высокого разрешения и кривые блеска. Вместе взятые, эти инструменты предоставляют данные для перекрестной проверки, необходимые для того, чтобы выяснить, является ли свечение собственным излучением или эффектом отражения, усиленным геометрией или рассеянием на пыли.

Межзвездный объект озадачил ученых: что означала бы «собственная светимость»

Утверждение о том, что объект «излучает собственный свет», может подразумевать несколько совершенно разных физических явлений. В одном крайнем случае это может быть тепловое излучение: тело сильно нагрето и излучает в инфракрасном диапазоне из-за внутренних источников тепла. В другом случае это может быть линейчатое излучение и флуоресценция: молекулы или атомы, возбужденные солнечным ультрафиолетом или заряженными частицами, повторно излучают фотоны на характерных длинах волн. Третья возможность — антропогенное или искусственное происхождение: наличие на борту источника энергии, генерирующего видимый свет. Эта гипотеза привлекла внимание отчасти из-за прошлых дискуссий вокруг других межзвездных посетителей.

Различение этих возможностей требует спектроскопии: собственное тепловое излучение обычно дает гладкий непрерывный спектр, пик которого смещается в зависимости от температуры, в то время как флуоресцентное или атомное излучение дает узкие линии на хорошо известных длинах волн. Отраженный солнечный свет несет в себе солнечный континуум, измененный линиями поглощения. Поэтому астрономы изучают спектр объекта в видимом и инфракрасном диапазонах, чтобы обнаружить контрольные признаки теплового излучения, молекулярной флуоресценции или отражения солнечного света. Пока это спектральное разделение не станет однозначным, утверждения о том, что 3I/ATLAS самосветится, остаются недоказанными.

Как свечение может возникать вдали от ближайшей звезды

Естественно спросить, как какой-либо объект может светиться вдали от звезды: Солнце далеко, а межзвездное пространство холодное. Существует несколько не связанных с мистикой механизмов, производящих свет без близкого расположения светящейся звезды. Кометная дегазация может высвобождать молекулы, которые флуоресцируют при ударе ультрафиолетового солнечного света, создавая эмиссионные линии, из-за которых кома кажется «светящейся», даже когда пыли для формирования хвоста недостаточно. Частицы пыли очень малого размера или необычной формы могут сильно рассеивать солнечный свет вперед, к наблюдателю, создавая яркое горячее пятно со стороны Солнца. Энергичные процессы — например, взаимодействие частиц в разреженной плазме — также могут подпитывать излучение в ультрафиолетовом или рентгеновском диапазонах.

Инструментальные и геометрические эффекты также имеют значение. Наблюдатели, смотрящие на объект под определенным фазовым углом (угол между Солнцем, объектом и телескопом), могут видеть значительно усиленную яркость из-за прямого рассеяния на пыли. Точно так же компактное, резкое отражение от грани, обращенной к Солнцу, будет регистрироваться детекторами иначе, чем протяженный хвост, поэтому объект, который на одном снимке выглядит «подобно прожектору», может просто отражать солнечный свет от концентрированного участка поверхности или небольшого плотного облака пыли.

Основные объяснения и дискуссии в научном сообществе

Как астрономы проверяют, является ли свет собственным

Проверка гипотезы о собственной светимости — процесс методичный и медленный. Астрономы используют спектроскопию временных рядов, чтобы увидеть, развиваются ли особенности излучения так, как ожидается при дегазации, и поляриметрию для оценки размера и структуры пылинок, ответственных за рассеяние. Тепловые инфракрасные наблюдения ищут пик континуума, который указывал бы на горячую поверхность или внутреннее тепло. Наблюдения под разными фазовыми углами и на разных длинах волн позволяют отделить отраженный свет от излучения, поскольку каждый механизм имеет свою зависимость от длины волны и геометрии.

Команды также сравнивают кривую блеска объекта — то, как его яркость меняется в течение часов и дней — с моделями вращения, выбросов джетов и фрагментации. Если объект излучает свет искусственно, его спектр и характер переменности должны идентифицируемым образом отличаться от моделей кометной дегазации и рассеяния на пыли. Пока данные Hubble, TESS, SPHEREx и JWST предоставляют лишь фрагменты головоломки, но не полную картину.

Что дальше и почему это важно

Помимо конкретного объяснения, этот эпизод важен тем, что он демонстрирует научный процесс в реальном времени: то, как инструменты, модели и здоровый скептицизм объединяются, чтобы отличить незнакомые, но естественные явления от подлинно новой физики или технологий. Межзвездные посетители редки; каждый из них учит нас формированию планет и химии далеких систем. Окажется ли 3I/ATLAS эксцентричной кометой, фрагментом с необычными свойствами или чем-то более странным, он заставит астрономов усовершенствовать стратегии наблюдения для следующего пришельца.

Источники

• Институт исследований космоса с помощью космического телескопа (STScI) / Наблюдения космического телескопа Hubble
• NASA (Данные и анализ миссий James Webb Space Telescope, TESS, SPHEREx)
• Гарвардский университет (комментарий Ави Лёба)
• Международные препринты по астрономии и отчеты групп наблюдателей за 3I/ATLAS