Багато зірок у нашій галактиці існують парами, але Сонце – помітний виняток. Тепер вчені знаходять підтвердження того, що колись у нього міг бути власний “компаньйон”. Питання в тому, куди він подівся?
Наше Сонце – дещо ізольований кочівник. Обертаючись в одному зі спіральних рукавів Чумацького Шляху, воно відправляє нас у подорож галактикою приблизно раз на 230 мільйонів років. Найближча до нашого Сонця зірка, Проксима Центавра, розташована на відстані 4,2 світлових років. Це настільки далеко, що навіть найшвидшому будь-коли створеному космічному кораблю знадобилося б понад 7000 років, щоб її досягти.
Однак, куди б у нашій галактиці ми не подивилися, зірка в центрі нашої Сонячної системи здається великою аномалією. Натомість звичним явищем є подвійні зірки – зірки, які обертаються галактикою, нерозривно пов’язані між собою як пара.
Нещодавно астрономи навіть помітили пару, що обертається на диво близько до надмасивної чорної діри, розташованої у самому серці Чумацького Шляху – у такому місці, на думку астрофізиків, зірки мали б відірватися одна від одної або сплющитися разом під дією інтенсивної гравітації.
Насправді відкриття подвійних зоряних систем зараз настільки поширені, що деякі вчені вважають, що, можливо, всі зірки колись були у подвійних зв’язках – народилися парами, тобто кожна з них мала зіркового брата чи сестру. Це ставить цікаве питання: чи наше власне Сонце також колись мало давно втраченого близнюка?
Це безумовно можливо, каже Гонджі Лі, астроном з Технологічного інституту Джорджії в США. “І це дуже цікаво”.
На наше щастя, Сонце сьогодні не має пари. Якби це сталося, гравітаційне тяжіння сонячного брата могло б порушити орбіту Землі та інших планет та приректи наш дім на коливання від екстремальної спеки до жахливого холоду у спосіб, цілком можливо несумісний із життям.
Найближчі до Землі подвійні зірки, Альфа Центавра A і B, обертаються на відстані приблизно в 24 рази більшій, ніж Земля-Сонце, або 5,8 мільярда кілометрів.
Припущення про те, що наше Сонце також може мати компаньйона, який сьогодні кружляє навколо нашої Сонячної системи – гіпотетичну зірку, яку часто називають Немезидою, – вперше висунули в 1984 році. Однак вони втратили популярність після того, як після численних досліджень такої зірки не знайшли.
Але 4,6 мільярда років тому, коли вперше сформувалося наше Сонце, ситуація цілком могла бути інакшою.
Зірки утворюються, коли гігантські хмари пилу й газу розміром у десятки світлових років охолоджуються й збираються разом. Речовина всередині цих туманностей, як називають ці кокони газу та пилу, згортається під дією сили тяжіння в грудки, що постійно зростають. При цьому вони починають розігріватися – це триває протягом мільйонів років – і зрештою виникає ядерний синтез, внаслідок чого утворюється протозірка, навколо якої обертаються уламки, з яких утворюються планети.
У 2017 році Сара Садавой, астрофізикиня з Королівського університету в Канаді, вивчила дані радіозйомки молекулярної хмари Персея – зоряного розплідника, повного молодих подвійних зоряних систем – та дійшла висновку, що в процесі утворення зірок протозірки переважно формуються у парах. Вони з колегами виявили, що така імовірність настільки висока, що можна припустити, що всі зірки можуть формуватися парами або багатозірковими системами.
“У цих коконах є стрибки щільності, і вони здатні згортатися й утворювати кілька зірок, що ми називаємо процесом фрагментації, – каже Садавой. – Якщо вони дуже далеко [один від одного], вони можуть ніколи не взаємодіяти. Але якщо вони набагато ближче, гравітація має шанс утримати їх зв’язаними”.
Робота Садавой показала, що цілком можливо, що всі зірки колись були подвійними, і тоді як деякі залишаються зв’язаними разом нескінченно довго, інші швидко розпадаються протягом мільйона років.
“Зірки живуть мільярди років, – каже вона. – Це лише проблиск у загальній картині. Але у цьому проблиску відбувається так багато”.
У зв’язку з цим виникає питання – чи могло те ж саме статися з нашим Сонцем? Немає підстав думати, що ні, каже Садавой.
“Але якщо ми сформувалися разом із компаньйоном, то ми його втратили”, – каже вона.
Є кілька спокусливих доказів того, що наше Сонце колись було частиною подвійної системи. У 2020 році Амір Сірадж, астрофізик із Гарвардського університету в США, припустив, що область крижаних комет, яка оточує нашу Сонячну систему далеко за межами Плутона та називається Хмара Оорта, може містити відбиток цієї зірки-компаньйона.
Вона розташована настільки далеко, що найдальший космічний корабель, який коли-небудь запускало людство – “Вояджер-1” – не досягне її ще щонайменше 300 років.
Якби у нашого Сонця був супутник, то це призвело б до появи в цьому регіоні більшої кількості карликових планет, таких як Плутон, каже Сіраж. Це також могло призвести до появи більшої планети розміром з Нептун – подібної до Дев’ятої планети, яка, на думку деяких астрономів, залишається невідкритою у нашій Сонячній системі.
Важко створити стільки об’єктів у найвіддаленіших куточках Хмари Оорта, скільки ми бачимо, без зірки-компаньйона, каже Сірадж, оскільки навколо Хмари Оорта обертаються мільярди чи навіть трильйони об’єктів.
Якби знайшли додаткову планету, як-от Дев’яту планету, пояснити, як така планета опинилася так далеко від Сонця без гравітації зірки-компаньйона, було б “дуже складно”, каже він.
Костянтин Батигін, планетолог із Каліфорнійського технологічного інституту в США, який у 2016 році вперше припустив існування Дев’ятої планети на основі кластеризації віддалених об’єктів, не дуже впевнений у цій ідеї.
“Бінарний компаньйон в жодному разі не потрібен для пояснення Хмари Оорта, – каже Батигін. – Існування Хмари Оорта можна повністю пояснити лише тим фактом, що Сонце утворилося у скупченні зірок, і коли Юпітер і Сатурн зросли до своїх нинішніх мас, вони викинули купу об’єктів”.
Навіть Дев’яту планету можна пояснити лише “прохідними зірками в родовому скупченні”, каже він.
Однак у нещодавно опублікованій дослідницькій статті Батигін припускає, що внутрішній край Хмари Оорта можна пояснити зіркою-компаньйоном.
“Проводячи комп’ютерне моделювання, ми виявили, що коли об’єкти розкидаються, вони починають взаємодіяти з бінарним компаньйоном, – говорить Батигін. – Вони можуть відірватися від орбіт Юпітера і Сатурна і потрапити в пастку всередині хмари Оорта”.
Можливо, правдивість цієї ідеї можна буде підтвердити за допомогою нового телескопа в Чилі під назвою Обсерваторія Вери Рубін, або Великий синоптичний оглядовий телескоп, який планують увімкнути наступного року та провести найдетальніший огляд нічного неба протягом наступних 10 років.
“Коли Вера Рубін запрацює і почне детальніше малювати структуру Хмари Оорта, ми зможемо побачити, чи є чіткий відбиток бінарного компаньйона”, – говорить Батигін.
Іншою можливою ознакою впливу бінарного компаньйона є те, що наше Сонце дуже трохи – приблизно на сім градусів – нахилене до площини Сонячної системи. Можливим поясненням цього є гравітаційне тяжіння іншої зірки, яка нахилила наше Сонце.
“Я вважаю, що найбільш природним поясненням є наявність зірки-компаньйона на ранній стадії, – каже Батигін, – ефект, який ми бачимо в інших подвійних зірках по всій галактиці”.
Але навіть якщо ці попередні докази справді виявляться правильними, пошук зниклого близнюка нашого Сонця може стати набагато складнішою перспективою. Цілком імовірно, що будь-який супутник зараз “загубиться серед моря зірок, які ми бачимо на нічному небі”, каже Садавой.
Однак зірки, народжені в тій самій області космосу, що й наше Сонце, можуть мати подібний склад, оскільки вони будуть сформовані з тієї самої суміші газів і пилу, що робить їх усіх братами і сестрами.
У 2018 році вчені ідентифікували одну таку зірку-“близнюка” нашого Сонця з подібним розміром і хімічним складом, розташовану на відстані менше 200 світлових років від нас.
Однак варто згадати, що хмара газу та пилу, в якій народилося наше Сонце, також, ймовірно, сформувала “сотні чи тисячі зірок”, каже Садавой. Усі вони мали б подібний склад, тобто немає можливості дізнатися, чи були вони справжніми супутниками нашого Сонця.
До того ж, супутник нашого Сонця міг би не бути зіркою такого ж розміру.
“Це могла бути [менша] червона карликова зірка або більш гаряча, блакитна зірка”, – каже Садавой.
Хоча пошук та ідентифікація можливого супутника нашого Сонця здається складним, перспектива того, що це колись була подвійна зоряна система, має цікаві наслідки для планет навколо інших зірок, відомих як екзопланети.
Зокрема, це продемонструє, що в нашій Сонячній системі присутність іншої зірки не вплинула на існування життя та виживання планет.
“Є багато відкритих екзопланетних систем, які насправді обертаються навколо подвійних зірок”, – каже Лі.
Деякі з них обертаються навколо однієї з двох зірок, відомих як навколозоряні системи, тоді як інші обертаються навколо обох зірок і мають небо з двома сонцями – як вигадана планета Татуїн у Зоряних війнах. Це так звані циркумбінарні системи.
Однак іноді ми бачимо, що бінарні компаньйони у таких системах спричиняють хаос.
“Це залежить від того, наскільки далеко зірка”, – каже Лі.
Якщо зірка розташована ближче, вона може “розштовхнути” планетарні орбіти та спричинити їхні ексцентричні, видовжені форми.
“У навколозоряних системах планети можуть мати високий ексцентриситет орбіти, – каже Лі. – Але це не обов’язково зробить їх нестабільними”.
Однак це може спричинити значні зміни температури на планеті, коли вона наближається до зірки та віддаляється від неї, каже він.
Що стосується нашої планети, здається, що можливе існування бінарного компаньйона нашого Сонця колись давно не заважало нашому власному існуванню. І оскільки вчені все детальніше досліджують найвіддаленіші регіони нашої Сонячної системи, вони цілком можуть виявити більше ознак того, що він колись дійсно існував.
Якщо він дійсно десь досі існує, то може мати власну сонячну систему.
“Він міг відійти не дуже далеко, – каже Садавой. – Або може бути на іншому боці галактики. Він може бути будь-де”.
Джонатан О’Каллаган