Астероиды - космические лилипуты
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Астероиды и Кометы
Лилипуты
Малые тела
Страница: Малые тела Солнечной системы, Межзвездные астероиды, Многообразие астероидов;
Малые тела Солнечной системы

Межзвездный астероид

Межзвездный пришелец А/2017 U1 (Оумуамуа)


    13 декабря 2017 г. в течение десяти часов американский 100-метровый радиотелескоп в Грин-Бэнк прослушивал на разных частотах радиодиапазона объект Оумуамуа - уникальный межзвездный астероид сильно вытянутой формы, прошедший через внутреннюю часть Солнечной системы и теперь уходящий из нее. Сигналов искусственного происхождения обнаружено не было, но и без этого интерес к таинственному гостю столь велик, что предлагаются проекты межпланетных аппаратов, которые должны догнать его и исследовать.
    Этот объект был обнаружен 19 октября 2017 г. группой астрономов во главе с Робертом Уэриком (Robert Weryk) на оптическом телескопе Pan-STARRS обсерватории Haleakala на Гавайских островах. Вычисленная орбита оказалась гиперболической, так что тело первоначально классифицировали как комету С/2017 U1. Оно прошло перигелий 9 сентября и все еще находилось близко от Солнца, но никаких признаков кометной активности не проявляло; как следствие, через неделю объект был переклассифицирован в астероид А/2017 U1.

Художественное представление межзвездного астероида 1l/2017 U1 Оумуамуа
Межзвездный астероид: Оумуамуа

    Дальнейшие наблюдения и уточнение орбиты заставили Международный астрономический союз ввести для найденного тела отдельный класс межзвездных объектов, в котором он получил 6 ноября законный номер 1l/2017 U1 и имя Оумуамуа (’Oumuamua), что на языке аборигенов Гавайских островов означает «первый разведчик издалека».

    Оумуамуа движется по орбите с гелиоцентрическими параметрами:
    - наклонение - 122.69°;
    - расстояние в перигелии - 0.255 а.е. (38.2 млн км);
    - эксцентриситет - 1.199.

    Очень большой эксцентриситет*, соответствующий скорости прилета и отлета «на бесконечности» в 26.33 км/с, позволил исключить гипотезу о местном происхождении Оумуамуа. Никакое сближение с планетой Солнечной системы, включая и неоткрытые, не могло бы придать объекту такую энергию. С известными планетами объект не сближался точно: рассчитанная траектория проходила почти в 1.5 а.е. от Юпитера и в 0.096а.е. от Земли. Иначе говоря, Оумуамуа прошел на расстоянии 14.3 млн км от нас, а на момент открытия находился уже в 33 млн км от Земли.

Межзвездный астероид: Оумуамуа
    * Напомним, что нулевое значение соответствует круговой орбите, значения между 0 и 1 - все более вытянутым эллипсам, граничное значение 1 соответствует параболической орбите с нулевой скоростью «на бесконечности», а более высокие - гиперболическим со все более высокими величинами полной энергии тела. До сих пор не было известно ни одного естественного небесного тела с эксцентриситетом более 1.057.
Межзвездный астероид: Оумуамуа

    Точка на небесной сфере, откуда исходит подлетная ветвь гиперболической траектории, лежала в б° от солнечного апекса, так что это вполне разумное направление для межзвездного гостя. Объект пришел примерно с того направления, где сейчас видна Лира (α Веги), однако он движется настолько неспешно по звездным масштабам, что в момент «отправления» 0.3 млн лет назад Лира находилась в совершенно другом месте.
    Анализ движения Оумуамуа в сочетании с собственными движениями звезд позволяет связать его с так называемой местной ассоциацией, или группой Плеяд, - группой молодых звезд с близкими собственными скоростями. Астроном Фэн Фабо привел результаты «прогноза назад» движения объекта, который выявил пять сближений со звездами этой ассоциации с малыми относительными скоростями. Имеются также публикации, связывающие его с кинематическими группами Киля и Голубя. Однако близость вектора скорости Оумуамуа к так называемому «местному стандарту покоя» - средней скорости близких к Солнцу звезд - говорит о том, что объект мог совершить вместе с ними уже несколько оборотов вокруг центра Галактики, так что реальное место его рождения установить невозможно.
    В перигелии Оумуамуа находился внутри орбиты Меркурия и двигался со скоростью 87.7 км/с. Тесное сближение с Солнцем развернуло траекторию объекта на 114°, так что ее отлетная ветвь направлена в сторону созвездия Пегаса. В мае 2018 г. Оумуамуа уйдет за орбиту Юпитера, а в 2022 г. - Нептуна. К 2034 г. он удалится от Солнца на 100 а.е. и вскоре обгонит два «Вояджера», а к 2196 г. достигнет отметки 1000 а. е.
    Удивительной оказалась форма кривой блеска объекта - он менялся с периодом 7.3 часа с огромной амплитудой от 22.5 до 25 звездной величины, то есть в 10 раз, причем с существенными отклонениями от гладкой кривой. Из этого следовало, что Оумуамуа имеет не слишком правильную и сильно вытянутую форму, почти сигарообразную, с отношением диаметра к длине порядка 1:6. К сожалению, из-за большого расстояния увидеть на снимках форму объекта было невозможно, так что широко известное изображение - это не более чем «Оумуамуа в представлении художника».

Кривая блеска астероида A/2017 U1, полученная с 4:18 по 7:07 UT 30 октября 2017 года на телескопе DCT.
Межзвездный астероид: Оумуамуа

    Сильно вытянутая форма в сочетании с быстрым вращением подсказывала, что объект должен быть достаточно плотным - возможно, с металлическим ядром, покрытым тонким слоем грязного льда. Спектроскопические наблюдения показали, что поверхность Оумуаумуа имеет существенный красный оттенок, характерный для покрытых слоем толинов занептунных астероидов, но не такой интенсивный. По спектру он больше похож на астероиды типа D. Можно сделать осторожное предположение, что объект путешествует в межзвездном пространстве и подвергается бомбардировке космическими лучами не миллиарды лет, как койпероиды, а лишь сотни миллионов.
    Исходя из звездной величины и амплитуды ее изменения и разумной оценки альбедо (коэффициента отражения) в 10%, группа Дэвида Джуитта оценила размеры Оумуамуа в 35x230 м. В пресс-релизе JPL от 20 ноября утверждалось, что длина тела может достигать 400 м при соотношении 1:10.

Звездолета из романа Артура Кларка
Межзвездный астероид: Оумуамуа


    Межзвездное происхождение, необычная орбита и странная форма Оумуамуа напомнили всем любителям фантастики историю открытия и исследования чужого звездолета из романа Артура Кларка «Свидание с Рамой».

    Первые радионаблюдения Оумуамуа были проведены на комплексе Allen Telescope Array, принадлежащем Институту SETI, еще в ноябре, но никакого необычного радиоизлучения не выявили.

Светлая точка в центре на этом снимке с 5 минутной экспозицией, полученном на телескопе Уильяма Гершеля на Канарских островах 28 октября 2017 г., это межзвёздный пришелец в нашей Солнечной системе. Фоновые звезды кажутся вытянутыми, потому что массивный телескоп с диаметром зеркала в 4,2 м во время съемки отслеживал астероид.
Межзвездный астероид: Оумуамуа

    Радиотелескоп Грин-Бэнк привлекли к наблюдениям по заданию Breakthrough Listen - научной программы из группы Breakthrough Initiatives, учрежденной американским миллиардером российского происхождения Юрием Мильнером для поиска жизни во Вселенной. Целью Breakthrough Listen является обзор 1 млн ближайших звезд, а также всей галактической плоскости и 100 близких галактик в оптическом и радиодиапазоне в поисках признаков внеземной технологической цивилизации.
    Первая шестичасовая серия наблюдений из четырех запланированных проходила 13-14 декабря с 20:45 до 02:45 UTC. После калибровки радиотелескоп с приемным комплексом Breakthrough Listen просканировал частоты в пределах от 1 до 12 ГГц, охватывающих диапазоны L, S, X и С. Чувствительность приемника позволяла обнаружить передатчик мощностью от 0.08 Вт и выше. За два часа радионаблюдений Оумуамуа было записано 90 Тбайт данных, обработка которых заняла значительное время. На специально разработанном для этой цели программном комплексе turboSETI исследователи искали узкополосные сигналы, для которых допплеровский сдвиг частоты соответствовал бы скорости движения астероида относительно радиотелескопа на Земле. По результатам первого сеанса не было выявлено радиосигналов, которые бы исходили с Оумуамуа.
    Разумеется, никто из серьезных исследователей их и не ждал - просто это был шанс, которым нельзя не воспользоваться. Практически невероятно, чтобы объект, движущийся со столь малой по галактическим масштабам скоростью, был реальным межзвездным зондом. Но и само по себе изучение крупного тела из другой звездной системы является научной задачей несомненной и огромной важности.
    К сожалению, времени для дистанционных исследований оказалось слишком мало - уже к концу декабря Оумуамуа стал слишком тусклым даже для самых крупных земных телескопов. Но, быть может, вдогонку уходящему гостю можно направить соответствующим образом оснащенный КА?

Собственное имя - Оумуамуа - астероид получил в честь гавайского «гость» или «посланник». Причем двойное «mua» в этом языке обозначает «первый».
Межзвездный астероид: Оумуамуа

    Такую возможность рассмотрела в ноябре 2017 г. в инициативном порядке, на уровне постановки задачи, группа Initiative for Interstellar Studies (i4is, «Инициатива по межзвездным исследованиям»), назвав свое исследование Project Lyra. Граничные условия задавались отлетной траекторией Оумуамуа и скоростью движения по ней. Постулировав запуск через 5-10 лет от сего дня и продолжительность погони от 5 до 30 лет, исследователи получили значения избыточной гиперболической скорости зонда между 33 и 76 км/с. К примеру, при прямом запуске в 2027 г. и продолжительности перелета 15 лет эта величина составляет 27.4 км/с. Это слишком много для любой существующей системы запуска (Voyager 1, скажем, имеет скорость «на бесконечности» 16.6 км/с), хотя с вводом в строй носителя SLS или в случае реализации И. Маском проекта системы BFR задача существенно упрощается.
    Авторы упоминают также более сложные баллистические варианты. Так, уже привычная в наше время траектория с разгоном у ближних планет, с последующим полетом к Юпитеру и близким облетом Солнца на расстоянии около трех его радиусов и с проведением в перигелии гравитационно-реактивного маневра на обычном ЖРД позволяет достичь избыточной гиперболической скорости порядка 30 км/с. Этот сценарий был ранее рассмотрен Институтом космических исследований имени Кека и Лабораторией реактивного движения JPL в рамках проекта прототипа межзвездного зонда.
    Если использовать для прямого старта к Юпитеру систему BFR, то при запуске в 2025 г. можно получить гиперболическую скорость вплоть до 70 км/с, что позволит догнать Оумуамуа уже в 2039 г. на расстоянии 85 а.е. от Солнца. Если будет доступна скорость 40 км/с, «беглец» может быть настигнут в 2051 г. на расстоянии 155 а.е.

Параметры орбиты говорят о том, что глыба никогда не была гравитационно связана с Солнечной системой. Наблюдения сразу же показали отсутствие пылевого облака, характерного для комет.
Межзвездный астероид: Оумуамуа

    Создание КА с ресурсом в 15 лет не вызывает сомнений, но нужно будет изыскать плутоний-238 для радиоизотопного генератора, потому что других разумных источников для системы электропитания, например космического ядерного реактора с длительным сроком службы, пока нет. Связь на расстоянии вплоть до 200 а.е. остается возможной, хотя скорость передачи данных будет очень мала. С точки зрения качества исследования очень желательно затормозить КА у цели, но это обойдется весьма дорого с точки зрения массы расходуемого топлива. Альтернативой может быть выстрел по объекту импактором с последующей спектроскопией выброшенного материала.
    Рассматриваются также варианты использования других движителей - солнечного паруса, электрореактивного с подачей энергии по лазерному лучу, а также лазерного паруса, предложенного в апреле 2016 г. под именем Breakthrough Starshot, но степень их технологической готовности значительно ниже, чем у «классики», а риск неудачи выше. Сам Юрий Мильнер говорит, что если бы технология лазерного разгона уже существовала, он взялся бы за отправку целого роя микрозондов к межзвездному гостю.
    Следует заметить, что тел, подобных Оумуамуа, должно быть довольно много: по существующим оценкам, ежегодно несколько объектов такого класса проходят от Солнца на расстоянии не более 1 а.е. Мы не видим их лишь потому, что земные средства поиска «не заточены» под обнаружение таких тел. Вполне может быть, что в скором времени будут найдены другие объекты подобного рода, в том числе и более удобные для исследования. А пока имеет смысл создавать необходимые средства выведения, сам зонд и его приборы - и ждать, когда будет найдена достойная цель.

2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru