[ESO][SN 2022jli] Найдено потерянное звено между сверхновыми и рождением черных дыр или нейтронных звезд

 

ESO, Press Release 10 января 2024 года

Астрономы обнаружили прямую связь между взрывами массивных звезд и образованием самых компактных и загадочных объектов во Вселенной — черных дыр и нейтронных звезд. С помощью Очень Большого Телескопа Европейской Южной Обсерватории (VLT ESO) и Нового Технологического Телескопа ESO (NTT), двум командам удалось наблюдать последствия взрыва сверхновой в близлежащей галактике и обнаружить следы таинственного компактного объекта, оставшемся после нее.

Когда массивные звезды достигают конца своей жизни, они быстро сжимаются под собственной гравитацией, вызывая впоследствии яростный взрыв сверхновой. Астрономы считают, что после взрыва остается ультраплотное ядро, компактные останки звезды. В зависимости от массы звезды, эти останки будут либо нейтронной звездой — объектом настолько плотным, что чайная ложка его материала весила бы около триллиона килограммов здесь, на Земле, — либо черной дырой — объектом, из которого ничто, даже свет, не может сбежать.

Астрономы обнаружили множество улик, указывающих на этот процесс в прошлом, таких как находка нейтронной звезды внутри Туманности Краба, газового облака, оставшегося после взрыва звезды почти тысячу лет назад. Но они никогда ранее не видели этот процесс в реальном времени - прямые доказательства того, что сверхновая оставляет после себя компактный остаток, оставались неуловимыми. «В нашей работе мы устанавливаем такую прямую связь», говорит Пинг Чен, исследователь из Института Вейцмана в Израиле и ведущий автор исследования, опубликованного сегодня в Nature и представленного на 243-м собрании Американского астрономического общества в Новом Орлеане, США.

Исследователям посчастливилось в мае 2022 года, когда южноафриканский астроном-любитель Берто Монард обнаружил сверхновую SN 2022jli в спиральном рукаве близлежащей галактики NGC 157, находящейся в 75 миллионах световых лет от нас. Две отдельные команды обратили свое внимание на последствия этого взрыва и обнаружили его уникальное поведение.

После взрыва яркость большинства сверхновых просто угасает со временем; астрономы видят плавное, постепенное уменьшение яркости взрыва. Но поведение SN 2022jli очень необычно: в то время как общая яркость уменьшается, она не делает это плавно, а вместо этого колеблется вверх и вниз каждые 12 дней или около того. «В данных SN 2022jli мы видим повторяющуюся последовательность усиления и ослабления светимости», говорит Томас Мур, аспирант Королевского университета Белфаста, Северная Ирландия, который возглавил исследование сверхновой, опубликованное в прошлом году в журнале Astrophysical Journal. «Это первый случай, когда в кривой светимости сверхновой были обнаружены повторяющиеся периодические колебания на протяжении многих циклов», отметил Мур в своей статье.

Обе команды, Мура и Чена, считают, что объяснить это поведение поможет наличие более чем одной звезды в системе SN 2022jli. Для массивных звезд не редкость  находиться на орбите с компаньоном в так называемой двойной системе, и звезда, вызвавшая SN 2022jli, не была исключением. Однако удивительно в этой системе то, что компаньон, по-видимому, пережил насильственную смерть своего партнера, и два объекта, компактный остаток и компаньон, вероятно, продолжили вращаться друг вокруг друга.

Данные, собранные командой Мура, которые включали в себя наблюдения с NTT ESO в пустыне Атакама в Чили, не позволили им точно определить, как взаимодействие между двумя объектами вызвало взлеты и падения в кривой светимости. Но у команды Чена были также и дополнительные наблюдения. Они обнаружили те же регулярные колебания в видимой яркости системы, что и команда Мура, а также периодические движения водородного газа и всплески гамма-лучей в системе. Их наблюдения стали возможны благодаря флоту инструментов на Земле и в космосе, включая X-shooter на VLT ESO, также расположенном в Чили.

Собрав все подсказки воедино, обе команды в общем согласились с тем, что, когда компаньон взаимодействовал с материалом, выброшенным во время взрыва сверхновой, его атмосфера, богатая водородом, стала менее плотной, чем обычно. Затем, когда компактный объект, оставшийся после взрыва, пронесся через атмосферу компаньона на своей орбите, он забрал с собой этот водород, сформировав вокруг себя горячий диск материи. Это периодическое воровство материи, или аккреция, высвободило большое количество энергии, которая была зарегистрирована как регулярные изменения яркости в наблюдениях.

Хотя командам и не удалось наблюдать свет, исходящий непосредственно от компактного объекта, они пришли к выводу, что энергичное присвоение материи может быть вызвано только невидимой нейтронной звездой, или, возможно, черной дырой, притягивающей материю из рассеянной атмосферы компаньона. «Наше исследование похоже на решение головоломки путем сбора всех возможных улик», - говорит Чен. «Все эти части, складывающиеся воедино, приводят к истине».

Несмотря на подтверждение наличия черной дыры или нейтронной звезды, остается еще много загадок об этой загадочной системе, включая точную природу компактного объекта или какой конец может ожидать эту двойную систему. Телескопы следующего поколения, такие как Сверхбольшой Телескоп ESO, запланированный к запуску в ближайшие годы, помогут в этом, позволяя астрономам раскрыть самые мелкие детали этой уникальной системы.

Ссылки:

• Press Release ESO от 10 января 2024 года
• Статья команды Чена
• Статья команды Мура
• Фотографии VLT
• Фотографии NTT
• Сверхбольшой телескоп ESO

Объект в Симбаде:

http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?Ident=SN%202022jli 

Объект в Аладине:

RA/DEC(2000): 00 34 45.690 -08 23 12.16

[Goddard] [AT 2023fhn]: Телескоп Хаббл обнаруживает странный взрыв в неожиданном месте

NASA Hubble Mission Team, 5 октября 2024 года

Это художественное изображение одного из самых ярких взрывов, когда-либо наблюдавшихся в космосе - Яркого Быстрого Голубого Оптического Процесса (LFBOT), который интенсивно светится голубым светом и быстро развивается, достигая пика яркости и снова угасая в течение нескольких дней - в отличие от сверхновых, которым требуются недели или месяцы, чтобы потускнеть. С 2018 года было открыто не много LFBOT, и все они происходят внутри галактик, где рождаются звезды. 

Но на этой иллюстрации показано, что обнаруженная Хабблом в 2023 году вспышка LFBOT произошла в межгалактическом пространстве, что только усугубляет загадку транзитных явлений. Поскольку астрономы не знают основного процесса, стоящего за LFBOT, изображенный здесь взрыв - это чисто догадки, основанные на некоторых известных транзитных явлениях.

NASA, ESA, NSF's NOIRLab, Mark Garlick , Mahdi Zamani

Очень редкий странный всплеск чрезвычайно яркого света во Вселенной стал еще более странным – благодаря острому взгляду космического телескопа Хаббл.

Это явление, называемое Быстрым Голубым Оптическим Процессом (LFBOT), появилось там, где его не ожидали увидеть - далеко от какой-либо галактики-хозяина. Только Хаббл смог точно определить его местоположение, и его результаты оставляют астрономов еще в большем недоумении. Во-первых, они не имеют ни малейшего представления, что такое эти самые LFBOTы, а, во-вторых, результаты Хаббла, исключив некоторые возможные теории, предполагают, что они знают еще меньше.

LFBOTы являются одними из самых ярких известных явлений видимого света во Вселенной - внезапно вспыхивающими, как вспышки фотоаппарата. С момента своего первого открытия в 2018 году, примерно в 200 миллионах световых лет от нас, которое прозвали "Коровой", было обнаружено всего несколько таких объектов. В настоящее время LFBOTы обнаруживаются раз в год.

После первоначального обнаружения последний LFBOT наблюдали при помощи множества телескопов во всем электромагнитном спектре, от рентгеновских до радиоволн. Объект, обозначенный как AT2023fhn и прозванный "Зяблик", демонстрировал все характерные признаки LFBOTа. Он сиял ярким голубым светом и быстро эволюционировал, достигая пика яркости и снова угасая в течение нескольких дней, в отличие от сверхновых, которым требуется недели или месяцы, чтобы померкнуть.

Но в отличие от любого другого ранее наблюдаемого LFBOTа, Hubble обнаружил, что "Зяблик" находится между двумя соседними галактиками – примерно в 50 000 световых лет от ближайшей спиральной галактики и примерно в 15 000 световых лет от меньшей галактики.

"Наблюдения Хаббла были действительно решающими. Они заставили нас понять, что именно было необычно по сравнению с другими подобными явлениями, потому что без данных Хаббла мы бы не узнали об этом," сказал Эшли Краймс, ведущий автор статьи, в которой сообщается об открытии в номере журнала Королевского астрономического общества (MNRAS). Он также является исследовательским сотрудником Европейского космического агентства, ранее работавшим в Радбаудском университете в Неймегене, Нидерланды.

Изображение телескопа Хаббл, показывающее Яркий Быстрый Голубой Оптический Процесс (LFBOT), обозначенный как AT 2023fhn, указано стрелками. Он интенсивно светится голубым светом и быстро развивается, достигая пика яркости и снова угасая в течение нескольких дней, в отличие от сверхновых, которым требуются недели или месяцы, чтобы потускнеть. С 2018 года было обнаружено только несколько LFBOT. Сюрприз заключается в том, что это последнее явление, наблюдаемое в 2023 году, находится в значительном отдалении как от спиральной галактики с перемычкой справа, так и от карликовой галактики сверху слева. Только Хаббл смог точно определить его местоположение. А результаты ставят астрономов в еще большее недоумение, потому что все предыдущие LFBOT были найдены в звездообразующих регионах в спиральных рукавах галактик. Неясно, какое астрономическое событие могло вызвать такой взрыв далеко за пределами галактик.

NASA, ESA, STScI, Ashley Chrimes (ESA-ESTEC/Radboud University)

Хотя эти удивительные взрывы были предположительно редким типом сверхновых, называемым коллапс-сверхновыми, огромные звезды, превращающиеся в сверхновые, живут недолго по звездным меркам. Следовательно, массивные предшественники звезд не успевают уйти далеко от места их рождения - скопления новорожденных звезд - перед взрывом. Все предыдущие LFBOT были обнаружены в спиральных рукавах галактик, где происходит звездообразование, но Finch находится не в какой-либо галактике.

"Чем больше мы узнаем о LFBOT, тем больше они нас удивляют," сказал Краймс. "Теперь мы показали, что LFBOT могут происходить далеко от центра ближайшей галактики, и местоположение Finch не соответствует тому, что мы ожидаем для любого типа сверхновой."

Zwicky Transient Facility - камера с очень широким углом обзора, установленная на Земле, которая сканирует все северное небо каждые два дня - первой предупредила астрономов о Finch 10 апреля 2023 года. Как только его заметили, исследователи запустили заранее запланированную программу наблюдений, которая была в режиме ожидания, готовая быстро обратить внимание на любые потенциальные кандидаты LFBOT, которые появились.

Спектроскопические измерения, проведенные с помощью телескопа Южный Близнец в Чили, показали, что Зяблик имеет ошеломляющую температуру 36,000 градусов по Фаренгейту. Близнец также помог определить его расстояние от Земли, чтобы можно было рассчитать его светимость. Вместе с данными от других обсерваторий, включая космическую обсерваторию рентгеновских лучей Чандра и радиотелескопы National Science Foundation's Very Large Array, эти результаты подтвердили, что взрыв действительно был LFBOT.

LFBOT могут быть результатом разрушения звезд промежуточной массы черной дырой массой от 100 до 1000 солнечных масс. Телескоп Джеймса Уэбба с его высоким разрешением и инфракрасной чувствительностью в конечном итоге может использоваться для того, чтобы обнаружить, что "Зяблик" взорвался внутри шарового звездного скопления во внешнем гало одной из двух соседних галактик. Шаровое звездное скопление - наиболее вероятное место, где можно найти черную дыру промежуточной массы.

Чтобы объяснить необычное местоположение "Зяблика", исследователи рассматривают возможность того, что он является результатом столкновения двух нейтронных звезд, двигающихся далеко за пределами своей родной галактики, которые сближались миллиарды лет. Такие столкновения порождают килонову – взрыв в 1000 раз мощнее обычной новой. Однако одна очень спекулятивная теория состоит в том, что если одна из нейтронных звезд сильно намагничена – магнетар – это может значительно усилить мощность взрыва, вплоть до в 100 раз ярче обычной сверхновой.

"Это открытие порождает гораздо больше вопросов, чем ответов", - говорит Краймс. "Необходимо больше работы, чтобы понять, какое из многих возможных объяснений является правильным".

Поскольку астрономические процессы могут появляться где угодно в любое время и относительно недолговечны в астрономических масштабах, исследователи полагаются на обзоры широкого поля, которые могут постоянно сканировать большие участки неба, чтобы их обнаружить и оповестить другие обсерватории, такие как Хаббл, для последующих наблюдений.

Для более полного понимания явления исследователям необходимо больше данных. Строящиеся телескопы обзора всего неба - такие как наземная обсерватория Веры Рубин, - могут обнаружить больше подобных объектов.

Космический телескоп Хаббл - это проект международного сотрудничества между NASA и ESA. Управление телескопом осуществляется Научно-космическим центром NASA в Гринбелте, штат Мэриленд. Научные операции Хаббла и Уэбба проводятся Научным институтом космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд. STScI управляется для NASA Ассоциацией университетов по астрономическим исследованиям в Вашингтоне, округ Колумбия.

Ссылки:

- статья на arXiv.org

Ссылка на объект (Transient Name Server):

https://www.wis-tns.org/object/2023fhn

Объект в Aladin:

RA/DEC(2000): 10:08:03.815 +21:04:26.95 | 152.0158965 +21.0741526

Webb и Sgr C

 

20 ноября 2023 года

Источник: https://esawebb.org/news/weic2328/?lang

В центре Млечного Пути есть нора... то есть дыра... то есть сверхмассивная черная дыра Sagittarius A* или Sag A*, а в 300 световых годах от нее теперь выделили специальную область формирования звезд под названием Sagittarius C (Sgr C). Там, среди полумиллиарда звезд нашей Галактики, находится скопление протозвезд, которые накапливают массу и одновременно создают исходящие потоки материала, выглядящие, как лепестки древнего огня, подаренного Прометеем людям...

В сердце этого скопления находится массивная протозвезда-генерал массой в 30 солнечных, а само облако протозвезд настолько плотное, что не пропускает к нам свет инфракрасного диапазона звезд фона, и они не видны даже Уэббу. Однако, именно здесь находится будущее нашей Галактики, которое не спеша зреет где-то в глубине темных куч пыли и газа на переднем плане этого снимка.

Кроме темных облаков на снимке видна эмиссия ионизованного водорода, отмеченная светло-голубым цветом. Обычно, это результат "работы" энергичных фотонов, запущенных в свободный полет массивными молодыми звездами, хотя в данном случае протяженность этой эмиссионной области явилась сюрпризом, требующим продолжения исследований. Эмиссия включает в себя приличное количество иглообразных структур, которые, как кажется, хаотично набросаны во всем поле зрения. Почему они ориентированы именно так, и что является физической причиной наблюдаемой картины - на эти вопросы ученым еще предстоит ответить.

Центр Галактики находится на расстоянии в 25 тысяч световых лет от нас и, в отличие от центров других галактик, является отличной целью для телескопа Уэбба, чтобы как собрать новые данные, так и и проверить гипотезы об интересных аспектах образования звезд в центрах галактик.

 

NASA хочет превратить изучение НЛО в настоящую науку.

 

Администратор NASA Билл Нельсон принимает участие в пресс-конференции в штаб-квартире NASA в Вашингтоне, округ Колумбия, 14 сентября 2023 года. Агентство объявило о назначении нового директора по исследованиям для изучения неопознанных аномальных явлений, ранее называемых НЛО. 

Фото: Win McNamee/Getty Images

Meghan Bartels

NASA назначило директора по исследованию неопознанных аномальных явлений для продвижения этой области научных исследований.

Предполагаемые наблюдения инопланетян долгое время относились к псевдонауке, но NASA готова включить их в научный контекст.

Представители агентства говорили в четверг о недавно опубликованном отчете, в котором независимая исследовательская группа описывает способы продвижения научного исследования неопознанных аномальных явлений или UAP. (Акроним также может обозначать "неопознанные аэрономические явления". В любом случае это считается избавлением от стигмы переименования термина "неопознанный летающий объект" или "НЛО").

Отчет не предназначался для объяснения этих наблюдений или для определения, существуют ли инопланетяне, подчеркивали участники на пресс-конференции, которая проводилась в связи с публикацией исследования. "Важно подчеркнуть, исходя из наших текущих результатов и методологии, что у нас нет доказательств, предполагающих, что UAP имеют внеземное происхождение", сказал Дэвид Спергель, астрофизик и президент Фонда Симонса, который возглавлял порученное NASA усилие. "Наша цель - понимание явления, вне зависимости от источника."

На брифинге официальные лица NASA объявили, что агентство назначило директора по исследованию UAP, заменив связного NASA в Министерстве обороны, который был ответственным лицом агентства по вопросам UAP. Изначально NASA заявило, что оно не разглашает имя нового директора, чтобы защитить его от такого же преследования, какому подвергались члены независимой исследовательской группы. Однако позже в тот же день агентство указало, что новым директором будет Марк МакИнерни.* NASA объявило о независимом исследовании в июне 2022 года и выбрало его 16 членов в прошлом октябре. Перед панелью поставили такие вопросы, как какие существующие данные можно было бы использовать в поисках понимания UAP, какие другие типы данных следует собирать, и какие научные анализы могут помочь исследователям понять эти явления. Вкратце цель членов состояла в том, чтобы представить, какую роль NASA может сыграть в исследовании этих наблюдений.

«NASA ищет неизвестное в воздухе и космосе», - сказал Билл Нельсон, администратор NASA, на пресс-конференции. «Главный вывод из исследования - нам многое еще предстоит узнать». 

Ответы на эти вопросы составляют основную часть отчета. Например, панель настаивает на использовании существующего флота спутников NASA для наблюдения Земли, которые работают с слишком низким разрешением, чтобы напрямую собирать данные о UAP, для оценки местных природных условий в районах интересующих наблюдений. 

Отчет также предлагает, что экспертиза NASA в обработке и анализе огромных наборов данных делает агентство хорошо подготовленным для каталогизации наблюдений UAP и преобразования их, когда это возможно, в более стандартизированные и научно обоснованные форматы. В отчете также отмечается, что NASA может использовать свой опыт в области искусственного интеллекта и методов машинного обучения для информирования своей работы по UAP.

"Мы используем искусственный интеллект и машинное обучение на протяжении всего нашего научного портфеля NASA," сказала Никола Фокс, заместитель администратора Научного миссионного директората NASA, во время пресс-конференции. Такие методы, по словам Фокс, могут существенно улучшить усилия по выявлению подсказок, "закопанных в данных." 

На данный момент можно сказать, что исследования UAP сталкиваются с противоположной проблемой: у них практически нет данных для анализа. В ответ на это чиновники NASA на пресс-конференции выразили интерес к разработке онлайн-портала, возможно, мобильного приложения, чтобы общественность могла предоставлять качественные данные о предполагаемых наблюдениях UAP. 

Спергель сравнил эту идею с общепринятым общественным посланием о безопасности "если вы что-то видите, скажите об этом." "Думаю, в этом контексте мы бы сформулировали это так: если вы что-то видите, соберите качественные данные по этому поводу, потому что тогда мы сможем узнать," сказал он.

Прим. ЖВ: Мракобесие и джаз. В сухом остатке - Пентагон за деньги налогоплательщиков США запустит еще 100500 разведывательных спутников с высоким разрешением, чтобы на территории других стран ловить... что? :-/

К фундаментальной науке, слава богу, это не имеет отношения, здесь просто коррупция и осваивание бюджетов...

До чего дошло довольно уважаемое (в прошлом) агентство Аэронавтики и Исследования Космического Пространства :(

Независимая команда NASA по изучению НЛО готова поделиться своими выводами.

Твиттер

В 2022 году агентство поручило группе экспертов изучить данные, связанные с неопознанными аномальными явлениями (UAP) — новым термином для НЛО, который теперь включает в себя необычные объекты или события в небе, под водой или в космосе, которые нельзя немедленно идентифицировать. Теперь команда готовится опубликовать свой первый отчет в четверг (14 сентября), в котором будут предложены рекомендации NASA по улучшению сбора и анализа данных, которые могут помочь объяснить природу и происхождение UAP. Агентство сразу же подчеркнуло, что отчет "не является обзором или оценкой предыдущих неидентифицируемых наблюдений", согласно заявлению NASA, объявляющему о брифинге.

Лидеры NASA, включая администратора агентства Билла Нельсона, присоединятся к председателю группы по изучению UAP, Давиду Спергелу, президенту Фонда Саймонса, чтобы провести брифинг по первому отчету группы в 10 утра по восточному времени США (1400 по Гринвичу) в четверг. Вы можете посмотреть его в прямом эфире здесь, на Space.com, благодаря агентству, или на телеканале NASA.

Помотреть все это действо можно будет тут (на английском, естественно) - https://www.space.com/nasa-uap-independent-study-team-results-livestream?utm_source=twitter.com&utm_content=space.com&utm_medium=social&utm_campaign=socialflow

Прим. ЖВ: ну даже не знаю. В мире, в котором когда-то мы росли, для настоящих ученых НЛО представляло собой такой, как это модно теперь говорить, "зашквар", что можно легко было вылететь из науки с волчьим билетом. 

Даже программа SETI - вроде бы со стороны серьезная и научная - была встречена, мягко говоря, очень прохладно. Маститые ученые, мировые светила науки считали эту программу зряшным делом, расходом драгоценного времени профессиональных телескопов, включая почивший несколько лет назад супертелескоп Аресибо.

130 Электра

Источник: https://twitter.com/Xavi_Bros/status/1699743005278634121?s=20

Астероид 130 Электра действительно уникален!

Это единственный известный четверичный (четвертичный? четверной?) астероид!

Недавнее исследование говорит, что диаметр главного тела составляет около 200 км, а орбитальные периоды его спутников равны: 1,2 - 1,6 и 5,3 дня: https://arxiv.org/abs/2309.03109

Изображение: инструмент SPHERE на VLT ESO.

Спроси Итэна: Угрожает ли Земле кометный шторм?

 https://bigthink.com/starts-with-a-bang/comet-storm-threat-earth/ 

Массивные объекты - такие, как черные дыры, звезды и планеты-бродяги - регулярно проходят около нашей Солнечной системы. И тогда может произойти самый настоящий кометный шторм, который может нас всех уничтожить.

Эта иллюстрация богатой пылью и кометами экзопланетной системы Epsilon Eridani имеет много общего с первыми 500-600 миллионами лет космической истории нашей Солнечной системы. Если достаточно большая масса пройдет через наше Облако Оорта, это событие может привести к возникновению кометного шторма или метеоритного дождя.

Credit: NASA/SOFIA/Lynette Cook

• Звезды, планеты и другие объекты внутри и снаружи Солнечной системы все время перемещаются по своим дорогам в Галактике. Иногда это движение может привести к взаимным сближениям.
• И всякий раз, когда посторонний объект проходит близко к нашей Солнечной системе, проникая, например,  внутрь нашего облака Оорта или даже пояса Койпера, он нарушает гравитационное равновесие массы на окраинах Солнечной системы.
• И, хотя многие из измененных орбит не представляют угрозы для внутренних планет, некоторые из таких объектов будут выброшены поближе к Солнцу, что может создать эдакий "шторм комет" внутри Солнечной системы. Угрожает ли этот шторм Земле?

Хотя Вселенная наполнена удивительными объектами, включая планеты, звезды и остатки звезд практически в каждой из нескольких триллионов галактик в пределах наблюдаемого космоса, расстояния, отделяющие звезды и галактики друг от друга, действительно огромны. Несмотря на то что, по некоторым оценкам, в одном лишь Млечном Пути может быть до 400 миллиардов звезд, даже ближайшая к Солнцу звезда находится на расстоянии более 4 световых лет, так что ее гравитация не ощущается даже на самых далеких от Солнца объектах облака Оорта.

Но Вселенная - это динамичное место, где каждая из масс в нашей галактике вынуждена перемещаться согласно законам гравитации. Звезды проходят мимо друг друга, со временем становясь то ближе то дальше. И, время от времени, они сближаются так, что это может иметь потенциально серьезные последствия для жизни, присутствующей в этих системах. Могла бы хоть одна такая встреча потенциально привести к катастрофическим последствиям для нас на Земле? Джон Роу спрашивает:

"Каковы шансы того, что черная дыра вызовет хаос, пройдя через пояс Койпера или даже через облако Оорта и нарушив орбиты десятков миллиардов астероидов и комет, которые там скрываются, так что эти объекты будут брошены внутрь Солнечной Системы в виде некой интенсивной бомбардировки, аналогичной той, которая произошла около 4 миллиардов лет назад?"

Конечно, подобное может организовать черная дыра, но это не самая вероятная причина "кометного шторма", вследствие чего-то, проходящего через внешнюю Солнечную систему. Мы мало говорим об этом, но, возможно, это потенциальный сценарий катастрофы, которому мы должны уделить больше внимания.

Логарифмическая диаграмма расстояний, показывающая Вояджер, нашу Солнечную систему, облако Оорта и ближайшую к нам звезду Проксима Центавра. С увеличением в десятки раз мы переходим от орбиты Земли к орбите Сатурна, от расстояния Вояджера 1 до внутреннего облака Оорта, от середины облака Оорта до расстояния более чем в световой год. Звезды и другие источники массы перемещаются по Галактике со временем и регулярно проходят в пределах облака Оорта.

Credit: NASA/JPL-Caltech

Сейчас мы считаем, что:

• в настоящее время Солнце находится на расстоянии чуть менее чем 27 000 световых лет от центра Галактики, между крупными плотными спиральными рукавами Млечного Пути,

• ближайшие яркие звезды, красные карлики и коричневые карлики находятся на расстоянии 4-10 световых лет от нас,

• только около 0.1-0.2% от общего количества звезд, умерев, стали либо нейтронными звездами, либо черными дырами.

Хотя в нашей Галактике насчитывается около 400 миллиардов звезд, черных дыр в ней менее 1 миллиарда; и в то же время может существовать несколько триллионов бродящих по Галактике планет без родительских звезд вообще. Большинство этих объектов не находятся на орбите, пересекающей орбиту Солнца; они либо слишком близко, в направлении галактического утолщения, либо слишком далеко, находясь далеко за самым дальним расстоянием, которое Солнце проходит от центра галактики.

Известные тела в наших окрестностях движутся со скоростью от нескольких до нескольких десятков километров в секунду относительно Солнца. С течением времени этот гравитационный танец может привести многие объекты слишком близко к зоне нашего комфорта.

Это изображение показывает расположение ближайших звездных систем за пределами Солнечной системы, с центром в Солнце. Удваивая радиус до объектов измерения, вы охватываете в восемь раз больше объема, поэтому возможность видеть хотя бы чуть-чуть дальше значительно увеличивает ваши шансы обнаружить что-то примечательное, даже если вы ищете системы редкого типа. Примерно каждые несколько сотен тысяч лет звезда проходит в пределах 120 000 а.е. (чуть меньше 2 световых лет) от Земли: в пределах оцениваемого размера облака Оорта.

Credit: Andrew Z. Colvin/Wikimedia Commons

Это потому что наша Солнечная система не только:

• Солнце,

• планеты, вращающиеся вокруг Солнца, и луны, вращающиеся вокруг этих планет,

• а также пояс астероидов и пояс Койпера, последний из которых состоит из объектов, простирающихся примерно до 100 астрономических единиц (а.е.) от Солнца, то есть в 100 раз больше расстояния от Земли до Солнца.

В дальних окраинах пояса Койпера, который находится за пределами орбиты нашей последней крупной планеты, плотность объектов сильно снижается. В конце пояса начинается рассеянный диск объектов, который может простираться на сотни астрономических единиц от Солнца. Затем, немного более чем на 1000 а.е. от Солнца, рассеянный диск начинает переходить во внутреннее облако Оорта, которое представляет собой сферическую коллекцию примитивных объектов, богатых летучими веществами, оставшимися после формирования Солнечной системы. Облако Оорта, хотя и невероятно разреженное, также огромно и простирается до почти 2 световых лет (или ~120 000 а.е.) от Солнца во всех направлениях, и, вероятно, состоит по меньшей мере из многих миллионов больших, массивных, богатых льдом тел.

Как пояс астероидов, пояс Койпера и рассеянный диск содержат объекты в резервуаре, так должен существовать богатый объектами резервуар в тысячах астрономических единиц от Солнца: облако Оорта. Этот резервуар объектов распределен сферически и примерно раз в несколько сотен тысяч лет претерпевает гравитационные встречи с звездами и коричневыми карликами.

Credit: S. Alan Stern, Nature, 2003

Хотя пояс Койпера - место происхождения самых известных периодических комет, таких, как кометы Галлея и Свифта-Таттла, они наиболее известны потому, что возвращаются снова и снова в приемлемых для человека временных рамках - во временных интервалах, варьирующихся от нескольких десятилетий до пары веков. Хотя известно несколько десятков таких периодических комет типа Галлея, у большинства комет, появляющихся в нашей Солнечной системе, афелий (самая дальняя точка от Солнца) находится не в поясе Койпера а на гораздо больших расстояниях.

Известно более 100 комет, которые углубляются далеко в рассеянный диск между поясом Койпера и облаком Оорта. Мы знаем также о многих сотнях комет на почти параболических орбитах, где им потребуется несколько тысяч или даже десятков тысяч лет для совершения полного оборота, в то время как наибольшее количество известных комет находится на полностью гиперболических орбитах, которые происходят из облака Оорта и впоследствии будут выброшены из Солнечной системы, навсегда покинув Солнце. Большинство известных комет, следовательно, не происходят из пояса Койпера, но по той или иной причине возникают из облака Оорта.

Иллюстрация внутреннего и внешнего облаков Оорта, окружающих наше Солнце. В то время как внутреннее облако Оорта имеет форму тора, внешнее облако Оорта сферическое. Истинный размер внешнего облака Оорта может быть меньше 1 светового года или больше 3 световых лет; здесь есть огромная неопределенность. Любой массивный объект, проходящий через облако Оорта, имеет значительный шанс нарушить траектории близких к себе объектов.

Credit: Pablo Carlos Budassi/Wikimedia Commons

Существует несколько возможных причин, по которым кометы могут появиться из облака Оорта. Два объекта облака Оорта могут прийти в тесное гравитационное взаимодействие или даже столкновение по касательной, что изменит их скорость и угловой момент и отправит один из них во внутреннюю часть Солнечной системы. Межзвездный объект, такой как газ, пыль, вспышка излучения или даже волна давления, может провзаимодействовать с одним из объектов, изменив его орбиту и отправив его в направлении внутренней Солнечной системы.

Но самой распространенной причиной — по крайней мере, насколько мы знаем — вероятно, является гравитационное взаимодействие со вторгающимся объектом: бродячей планетой, неудавшейся звездой, настоящей звездой или остатком звезды. Эти встречи происходят намного чаще, чем мы раньше думали; когда они происходят, они будут нарушать орбиты почти каждого объекта облака Оорта, на который они оказывают большую гравитационную силу, чем Солнце.

Простая формула для определения "расстояния, на которое должен подойти вторгающийся объект": оно пропорциональна квадратному корню из отношения массы объекта к массе Солнца, что означает:

• для проходящего объекта с массой Солнца, ему нужно быть так же близко, как и Солнце,

• для красного карлика (примерно 10% массы Солнца), ему нужно подойти примерно на треть так близко, как Солнце,

• для планеты с массой Юпитера (около 0,1% массы Солнца), ему нужно пройти в пределах около 3% расстояния до Солнца,

• и для планеты с массой Земли (около 0,003% массы Солнца), ему нужно пройти в пределах около 0,2% расстояния до Солнца.

График, показывающий вероятность прохождения звезды Млечного Пути на определенном расстоянии от Солнца. Это логарифмический график, на котором расстояние указано на оси y, а на оси x - сколько времени обычно нужно ждать, чтобы произошло такое событие. Черные дыры примерно в 1000 раз встречаются реже, чем звезды, но коричневые карлики и бродячие планеты могут быть даже более распространенными во Вселенной.

Credit: E. Siegel

Учитывая количество звезд в галактике и скорость, с которой они перемещаются относительно друг друга, мы можем вычислить вероятность того, что звезда пройдет внутри облака Оорта, которое простирается на расстояние около 120 000 астрономических единиц от Солнца. Может показаться удивительным, но ответ составляет примерно один раз в несколько сотен тысяч лет. Если мы добавим сюда блуждающие планеты и коричневые карлики - принимая во внимание предположения о том, сколько таких объектов на самом деле существует в Галактике - эта частота может увеличиться до одного раза в несколько тысячелетий. Хотя более близкие столкновения…

• внутри внутреннего облака Оорта,

• по касательной к рассеянному диску,

• или даже в поясе Койпера,

могут быть весьма редкими, при этом последнее, вероятно, и не произошло ни разу за всю историю Солнечной системы, эти большие межзвездные массы должны регулярно возмущать наше облако Оорта.

И, хотя это событие никогда не приведет к чему-то, сравнимому с интенсивной бомбардировкой в течение первых 600 миллионов лет истории Солнечной системы, тем не менее, оно может создать другое, чуть менее зрелищное явление, которое, впрочем, может стать катастрофой для всех обитателей Земли: кометный шторм.

После прохождения большой массы через облако Оорта в конечном итоге последует шторм (или "душ") из комет, когда количество кометных объектов во внутренней Солнечной системе, включая те, которые представляют угрозу для внутренних планет, резко увеличится по сравнению с обычным.

Credit: NASA/JPL-Caltech

Подумайте о том, что происходит, когда объект проходит через облако Оорта. В общем, вы можете провести вокруг его траектории цилиндр, радиус которого определяется квадратным корнем из отношения его массы к массе Солнца. Орбита любого объекта внутри этого цилиндра, будет возмущена проходящим, массивным объектом, и - это ключевой момент - направление, в котором она изменится так же, как и количество кинетической энергии, приобретенной или потерянной объектом, будет совершенно невозможно предсказать.

Некоторые из этих измененных объектов останутся в облаке Оорта; некоторые будут сталкиваться с другими объектами облака Оорта, создавая новые обломки. А какие-то будут выброшены совсем из Солнечной системы, где они будут дрейфовать в межзвездном пространстве.

Некоторая часть этих объектов, возможно, от 1 до 5% из них, займут траектории, которые в конечном итоге приведут их внутрь орбиты Нептуна. Некоторые из них даже приблизятся к Солнцу на расстояние 1 астрономической единицы, где они представляют потенциальную угрозу для Земли. Единственный заслон - это отсрочка реакции: с момента, когда массивный объект проходит через облако Оорта и гравитационно влияет на его объекты, потребуется около 2 миллионов лет, чтобы эти объекты вошли во внутреннюю Солнечную систему.

70 000 лет назад через облако Оорта прошла звездная пара, состоящая из красного и коричневого карлика под названием звезда Шольца. Эта пара была настолько тусклая, что ее обнаружили совсем недавно. Однако, в отличие от изображенного на этой иллюстрации, она не могла быть видна невооруженному глазу в то время. Сейчас она находится примерно в 22 световых годах от нас. Некоторые другие звезды в ближайшем будущем пройдут еще ближе.

Credit: José A. Peñas/SINC

Важно помнить, что мы все еще обнаруживаем объекты с низкой массой:

• самые тусклые красные карлики и красные карлики, находящиеся более чем на 50-100 световых годах от нас,

• бурые карлики, находящиеся более чем на 20 световых годах,

• и блуждающие планеты практически всех масс и на всех расстояниях.

Однако, если мы посмотрим на ближайшие известные нам звезды и воссоздадим их движение относительно движения нашей Солнечной системы, мы сможем восстановить как последний близкий проход звезды через наше облако Оорта, так и следующий ближайший предсказуемый проход звезды через наше облако Оорта.

Около 70 000 лет назад тусклая двойная система, состоящая из красного карлика (около 10% от массы Солнца) и коричневого карлика (около 6% от массы Солнца), прошла на расстоянии 52 000 астрономических единиц от Солнца: меньше, чем 1 световой год и определенно в пределах облака Оорта. Эта звезда - звезда Шольца или WISE 0720−0846, -  вероятно, двигалась по траектории, которая нарушила движение тысяч и тысяч больших объектов облака Оорта (около 1 километра или больше), и вероятно, что примерно через 2 миллиона лет, в течение десятков тысяч лет, мы увидим значительное увеличение числа комет, проникающих в нашу внутреннюю Солнечную систему из-за прохождения этой звезды.

Хотя многие из ближайших, самых ярких звезд к нашему Солнцу приблизятся в течение следующих десятков и сотен тысяч лет, ближайшей известной нам встречей, которую мы можем предсказать, станет событие, которое произойдет примерно через 1,3 миллиона лет, когда Gliese 710 пройдет на расстоянии около 10 000 астрономических единиц от нашего Солнца. Кометный шторм или кометный дождь, которые она вызовет, могут серьезно повлиять на Землю.

Credit: Corey Powell/Twitter

Но гораздо более значимое событие уже намечается на горизонте: примерно через 1,3 миллиона лет относительно молодая звезда Gliese 710, масса которой составляет около 57% массы Солнца, приблизится к Солнцу на расстояние около 10 000 астрономических единиц, пройдя от внешнего Облака Оорта до внутреннего Облака Оорта, прежде чем снова уйти. Учитывая гораздо большую массу Gliese 710 по сравнению с звездой Шольца, мы действительно можем ожидать так называемого "кометного шторма" или "кометного дождя" после прохождения этой звезды.

В 2016 году астрономы Филип Берски и Петр А. Дыбчинский определили, что будущая встреча этой звезды с нашим Облаком Оорта станет наиболее деструктивной в записанной и прогнозируемой будущей истории Солнечной системы. Риск крупного столкновения значительно возрастет в результате этой встречи, что может вызвать беспрецедентное зрелище в ночном небе Земли: в максимуме - около одной видимой невооруженным глазом кометы каждый месяц на протяжении многих тысяч лет.

Эта комета, сфотографированная в 2015 году, стала достаточно яркой, чтобы достичь +4 звездной величины: видимой невооруженным глазом даже при довольно сильно загрязненном светом условиях. Хотя на Земле сейчас наблюдается менее одной кометы в год, видимой невооруженным глазом, кометный дождь может увеличить этот показатель в 10-100 раз или даже больше, в зависимости от того, насколько сильно проходящий объект возмущает Облако Оорта.

Credit: John Vermette / MIT News

Хотя черные дыры более массивны, чем звезды и коричневые карлики, которые, как мы знаем, могут вызвать хаос в нашей Солнечной системе, они гораздо реже встречаются, и о наличии близких черных дыр (в пределах 1000 световых лет) нам ничего не известно. Вероятность того, что черная дыра пройдет в пределах нашего Облака Оорта, примерно в 1000 раз меньше, чем вероятность прохождения звезды, поэтому вероятно, что такие события произошли несколько раз за 4,5 миллиарда лет истории нашей Солнечной системы, но вряд ли от этих ранних событий остались какие-либо кометы, движущиеся по траектории, угрожающей Земле.

Однако, есть вполне реальный риск прохождения через Облако Оорта обычных звезд, коричневых карликов и даже блуждающих планет, с катастрофическими последствиями для планет внутренней части Солнечной системы через пару миллионов лет после этого.

Одна тревожная мысль заключается в том, что звезды и коричневые карлики низкой массы, которые прошли через Солнечную систему примерно 2 миллиона лет назад, и теперь находятся настолько далеко от нас — на расстоянии в несколько сотен световых лет — что они больше не обнаруживаются с помощью современной астрономической технологии. Вполне вероятно, что в ближайшем будущем мы столкнемся с серией кометных штормов, причина которых не будет установлена, и что эти возмущенные объекты Облака Оорта уже где-то в пути. Только время и расширение программ наблюдений позволят нам оценить настоящие риски для планеты Земля от прохождения массивных объектов по окраинам нашей Солнечной системы.

Ссылки:
https://en.wikipedia.org/wiki/Gliese_710

https://en.wikipedia.org/wiki/Scholz%27s_Star 

https://bigthink.com/starts-with-a-bang/black-hole-swallow-earth/ 

https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2016/11/aa29835-16/aa29835-16.html