Как звезда Мафусаил оказалась "старше" Вселенной

На расстоянии около 190 световых лет от Земли находится звезда HD 140283, получившая неофициальное библейское прозвище — Мафусаил. Это имя было выбрано не случайно: по ранним оценкам астрономов, возраст HD 140283 составлял около 14,5 миллиарда лет. Вот только проблема в том, что возраст самой Вселенной оценивается примерно в 13,8 миллиарда лет.

Астрономам эта звезда известна уже давно: она была включена в каталог Генри Дрейпера еще в первой половине XX века. Но по-настоящему знаменитой HD 140283 стала лишь тогда, когда ученые попытались определить ее возраст.

Итак, как же звезда может быть старше мира, в котором существует?

Сразу предупреждаю: это не мистическая история и не фантазия об объекте из других измерений, как любят выдумывать журналисты. Это пример того, как наука ошибается, уточняет данные и постепенно приходит к правильному ответу.

Звезда-ископаемое

Мафусаил относится к числу очень древних малометалличных звезд. В астрономии "металлами" называют все элементы тяжелее водорода и гелия. Так, железа в HD 140283 примерно в 250 раз меньше, чем в Солнце, а кислорода — примерно в 50 раз.

Это типично для очень старых звезд, сформировавшихся в раннюю эпоху истории Вселенной, когда тяжелых элементов было еще крайне мало. Мафусаил появился спустя сравнительно небольшое время после Большого взрыва, когда космическое пространство было заполнено преимущественно водородом и гелием.

Мафусаил — сравнительно небольшая звезда: ее масса составляет около 0,8 массы Солнца, а радиус — примерно в 2,2 раза больше солнечного. Сейчас она находится на стадии субгиганта — переходного этапа между обычной звездой и красным гигантом. По космическим меркам эта фаза продолжается недолго, поэтому подобные объекты особенно ценны для астрономов: они помогают лучше понять эволюционный путь солнцеподобных звезд и предсказать будущее Солнечной системы.

Еще одна любопытная деталь: Мафусаил движется через окрестности Солнца с очень высокой скоростью — около 300 км/с. Такие скорости характерны для древних звезд гало Млечного Пути. По сути, это гость из самых старых областей нашей Галактики, случайно оказавшийся рядом с Солнечной системой.

Мафусаил — настоящее звездное ископаемое, свидетель ранней Вселенной.

Парадокс, который раздули до сенсации

Когда ранние измерения показали, что возраст звезды составляет примерно 14,5 миллиарда лет, тут же посыпались громкие заголовки об "аномалии", "крахе физики", "параллельных мирах", "отмене Большого взрыва" и прочих бессмыслицах.

Но ученые смотрели на ситуацию спокойнее. Они понимали, что проблема, скорее всего, не в устройстве Вселенной, а в точности измерений и несовершенстве существующих звездных моделей.

Уточнение данных

В 2013 году было опубликовано исследование, основанное на наблюдениях космического телескопа NASA/ESA "Хаббл". С его помощью астрономы очень точно измерили параллакс HD 140283, а значит — и расстояние до звезды. Зная расстояние и видимую яркость, ученые смогли вычислить ее истинную светимость, а затем уточнить возраст.

Результат оказался впечатляющим: 14,46 ± 0,8 миллиарда лет. Именно погрешность здесь играет ключевую роль. Она означала, что реальный возраст Мафусаила мог составлять как 15,26, так и 13,66 миллиарда лет. Иными словами, даже после первичного уточнения данных звезда вовсе не обязательно оказывалась старше Вселенной — все упиралось в пределы точности измерений и моделей.

После этого ученые занялись уточнением наблюдательных данных и улучшением теоретических расчетов. Они понимали, что для точного определения возраста важно не только знать светимость, но и точнее определить химический состав звезды, а также доработать модели звездной эволюции. Достаточно изменить некоторые параметры — и итоговая оценка заметно сдвинется.

Спустя восемь лет появилась новая модель эволюции HD 140283, созданная с использованием более совершенных методов астрофизического моделирования и данных о миллионах других звезд. Она учитывала целый набор физических процессов внутри звезды — термоядерные реакции, перенос энергии и изменения химического состава. Согласно этой работе, возраст Мафусаила составляет 12,01 ± 0,05 миллиарда лет, то есть звезда уже уверенно укладывается в современную оценку возраста Вселенной.

Сегодня Мафусаил по-прежнему считается одной из древнейших известных звезд, но уже не выглядит невозможным объектом, который ломает всю современную физику. Теперь мы знаем и другие крайне древние звезды — например, HE 1523-0901, 2MASS J18082002-5104378 B и SMSS J031300.36-670839.3, возраст которых оценивается примерно в 13,2, 13,5 и 13,6 миллиарда лет соответственно. Но именно история Мафусаила стала важной вехой в оттачивании методов оценки звездных возрастов и наглядно показала, как наука превращает мнимую аномалию в решаемую задачу.

Заканчивая эту историю, хочу сказать самое важное: кажущиеся противоречия в науке далеко не всегда означают крах теории. Чаще всего они говорят о том, что нужны новые данные, более точные измерения и доработанные модели. Прямо сейчас астрономия переживает похожий момент: космический телескоп NASA "Джеймс Уэбб" обнаружил в ранней Вселенной немало галактик, которые выглядят слишком массивными, яркими и зрелыми для своего возраста. Но это не означает, что Большого взрыва не было или что возраст Вселенной рассчитан неверно. Это показывает, что наше понимание формирования и роста первых галактик все еще далеко от совершенства.

Самое четкое изображение звезды R Зайца, которая в 500 раз больше Солнца

Глядя на ясное ночное небо вдали от городских огней, мы видим бесконечную черную бездну, усыпанную мириадами звезд. На самом деле невооруженным глазом можно различить всего около 6 000 звезд (около 3 000 в каждом полушарии), и все они предстают перед нами как крошечные мерцающие — из-за атмосферной турбулетности — точки света. А ведь речь идет о ближайших к нам звездах — космических соседях в пределах нескольких сотен световых лет от Солнечной системы.

Современные наземные и космические телескопы позволяют преодолеть это ограничение и рассматривать далекие звезды в деталях. Это не только завораживает, но и дает ученым возможность изучать процессы звездной эволюции.

Звездный гигант R Зайца

Перед вами — самое детализированное на сегодняшний день изображение красного гиганта R Зайца (R Leporis), полученное 15 ноября 2023 года с помощью массива радиотелескопов ALMA в чилийской пустыне Атакама. Эта умирающая звезда, расположенная в созвездии Зайца на расстоянии 1 490 ± 40 световых лет от Земли, находится на поздней стадии своего жизненного цикла.

R Зайца окружает сложная кольцевая структура из газа и космической пыли, которая постоянно пополняется веществом, истекающим с поверхности раздувшегося и пульсирующего гиганта. Наблюдения также зафиксировали необычное явление: звезда периодически "выбрасывает" облака углеродной сажи в окружающее пространство, словно гигантский космический вулкан.

Радиус R Зайца сегодня почти в 500 раз превышает солнечный. Если бы звезда находилась на месте нашего светила, то все планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — оказались бы внутри ее оболочки. При этом болометрическая светимость гиганта, то есть суммарное излучение во всех диапазонах спектра, превышает солнечную более чем в 13 000 раз.

Примечательно, что R Зайца относится к классу углеродных звезд — в ее атмосфере углерод преобладает над кислородом. Это придает ей характерный темно-красный оттенок и способствует образованию сложных углеродных соединений в окружающей газопылевой оболочке.

R Зайца и будущее Солнца

Изучая R Зайца, ученые получают редкую возможность заглянуть в отдаленное будущее нашей собственной звезды. Через 5–7 миллиардов лет Солнце пройдет через аналогичную стадию красного гиганта, увеличившись в размерах и сбросив значительную часть своего вещества в космическое пространство.

В конечном итоге, когда звезда израсходует все топливо и сбросит оставшиеся оболочки, от нее останется лишь "огарок" — белый карлик, представляющий собой сверхплотное ядро из электронно-ядерной плазмы размером примерно с Землю, но с массой, сопоставимой с массой Солнца.

Полное остывание белого карлика займет десятки миллиардов лет (а по некоторым моделям — триллионы лет), и все это время он будет напоминать о некогда существовавшей планетной системе R Зайца, которая, возможно, когда-то могла быть пригодной для жизни.

Инцидент Вела: таинственная вспышка 1979 года над южной частью Индийского океана

22 сентября 1979 года американский спутник Vela 6911, являвшийся частью программы по слежению за соблюдением договора о частичном запрещении испытаний ядерного оружия, зарегистрировал необычную вспышку в южной части Индийского океана.

Сигнал представлял собой классический "двойной импульс" — характерный признак атмосферного ядерного взрыва. Однако спустя более 46 лет вопрос о том, что именно произошло в тот день, остается открытым.

Спутники для поиска ядерных взрывов

В 1960-х годах в рамках американской программы Vela была запущена серия спутников с целью контроля того, соблюдается ли международный договор 1963 года о запрете ядерных испытаний в атмосфере, космосе и под водой. Спутники, вращаясь вокруг Земли, должны были предоставлять информацию в режиме реального времени о возможных вспышках, возникающих при ядерных взрывах.

Взрывы такого рода имеют специфическую световую подпись: сначала происходит очень яркий короткий импульс, после которого следует кратковременное затухание, а затем — второй более длительный световой пик. Именно такой "двойной сигнал" спутник Vela 6911 и зафиксировал 22 сентября 1979 года.

По расчетам, вспышка произошла в южной части Индийского океана, недалеко от двух небольших вулканических островов Принс-Эдуард, принадлежащих Южной Африке.

Версия №1: секретное ядерное испытание

Наиболее популярная гипотеза гласит, что Vela 6911 действительно зафиксировал тайное ядерное испытание, проведенное Южной Африкой при поддержке Израиля.

На это указывает то, что в 1970-е годы Южная Африка активно работала над собственной ядерной программой, а Израиль, по мнению многих аналитиков, уже обладал ядерным оружием. Несмотря на всевозможные запреты, касающиеся его распространения, это сотрудничество могло привести к неанонсированному испытанию.

В пользу этой версии говорит и то, что в начале 1990-х годов южноафриканское правительство официально признало существование собственной ядерной программы.

Версия №2: ошибка спутника

Вскоре после фиксации вспышки администрация президента США Джимми Картера собрала экспертную комиссию для расследования инцидента. Примерно через год комиссия пришла к осторожному выводу: сигнал мог быть результатом технического сбоя спутника.

На бумаге объяснение выглядело гладко: к 1979 году Vela 6911 значительно превысил расчетный срок эксплуатации, так что датчики могли дать ложный сигнал.

Однако многие специалисты по ядерным испытаниям, принимавшие в них непосредственное участие, усомнились в выводе комиссии. По их словам, параметры зарегистрированной вспышки слишком точно соответствовали характерной сигнатуре ядерного взрыва.

Версия №3: природное явление

Со временем, в силу отсутствия общепризнанного объяснения, стали появляться и более экзотические гипотезы. Например, некоторые исследователи предполагали, что в спутник мог попасть микрометеорит, из-за которого от корпуса откололись фрагменты, отразили солнечный свет необычным образом и породили вспышку, похожую на ядерную.

Другие допускали, что спутник увидел вспышку от болида — очень яркого метеора, который взорвался в атмосфере. Но идея разбивается о тот факт, что метеоры не дают характерного двойного светового импульса.

Обсуждались версии, что вспышка могла быть связана с очень мощной молнией или электрическим разрядом в атмосфере. Сегодня нам известны явления вроде спрайтов, эльфов и джетов, но в 1979 году о них почти ничего не знали. Однако их световая структура не совпадает с сигналом, зарегистрированным спутником Vela 6911.

Резюмируя, можно с уверенностью сказать, что ни одна альтернативная версия не способна убедительно объяснить природу двойного импульса, который является "визитной карточкой" ядерного взрыва.

Косвенные признаки

Пока эксперты гадали на кофейной гуще, ученые попытались найти дополнительные подтверждения произошедшего события. Для этого был осуществлен анализ концентрации радиоактивных изотопов в атмосфере и океане.

Некоторые независимые команды обнаружили несущественные аномалии в содержании йода-131 и других изотопов, но этого было недостаточно, чтобы однозначно подтвердить факт ядерного испытания.

Тайна, которая до конца не раскрыта

Сегодня многие исследователи склоняются к версии, что спутник Vela 6911 все же зафиксировал небольшой ядерный взрыв. Вот только прямых доказательств этого так и не появилось.

Так что инцидент Вела можно по праву назвать одним из самых загадочных эпизодов времен холодной войны.

IC 3568 — идеальная планетарная туманность

Планетарная туманность IC 3568, неофициально известная как "Кусочек лимона", расположена в созвездии Жирафа на расстоянии примерно 4 500 световых лет от Земли. Это довольно молодая — по космическим меркам — туманность диаметром всего около 0,4 светового года.

IC 3568 — продукт гибели солнцеподобной звезды, которая, исчерпав запас термоядерного топлива, сбросила свои внешние слои в окружающее пространство. Обнаженное горячее ядро испускает мощное ультрафиолетовое излучение, которое заставляет выброшенный газ светиться.

IC 3568 известна своей почти идеальной сферической симметрией — очень редким для планетарных туманностей явлением. Большинство таких объектов имеют сложные, асимметричные формы, но здесь оболочка удивительно гладкая и равномерная, действительно напоминающая дольку лимона.

В центре туманности находится горячий белый карлик — остаток звезды, некогда похожей на Солнце. Газовая оболочка будет продолжать рассеиваться в межзвездном пространстве, а ядро — постепенно остывать и тускнеть.

Изображение было получено космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" 17 декабря 1997 года.

Гейзеры Энцелада — дыхание подледного океана

На этом завораживающем снимке видны струи водяного пара и ледяных частиц, вырывающиеся из южного полюса сатурнианского 504-километрового спутника Энцелада.

Источником выбросов является система разломов, известная как "тигровые полосы". Через эти трещины в ледяной коре выбрасываются струи водяного пара, льда и органических соединений. Потоки образуют огромные шлейфы, вздымающиеся на сотни километров над поверхностью спутника.

Именно благодаря этим выбросам ученые получили уникальную возможность исследовать "внутренности" Энцелада без бурения. Пролетая сквозь шлейфы, инструменты космического аппарата NASA "Кассини" обнаружили воду, соли, органические соединения, молекулярный водород и другие вещества, указывающие на сложную химию подледного океана и возможную гидротермальную активность на его дне.

Сегодня Энцелад считается одним из самых перспективных мест для поиска внеземной жизни в Солнечной системе. Неудивительно, что ESA и Китайское национальное космическое управление (CNSA) независимо друг от друга прорабатывают концепции будущих миссий с посадкой на поверхность этого загадочного спутника окольцованного гиганта.

Фотография была получена "Кассини" 27 ноября 2005 года с расстояния около 144 000 километров.

Венера, какой вы ее еще не видели: ночная сторона в инфракрасном диапазоне

В видимом свете Венера выглядит как бледно-желтый, ближе к белому, шар без каких-либо деталей. Связано это с тем, что планета окутана чрезвычайно плотной атмосферой и сплошным слоем облаков, содержащих капли серной кислоты, которые не позволяют разглядеть ни поверхность, ни глубокие атмосферные структуры. Но стоит перейти к инфракрасному диапазону — и Венера предстает совершенно другим миром.

Что скрывается под облаками

На этом малоизвестном изображении показана ночная сторона Венеры, запечатленная зондом Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) "Акацуки". Инфракрасные камеры зонда позволили ученым заглянуть под верхний слой облаков и увидеть структуру нижних атмосферных образований, находящихся на высотах примерно 35-50 километров — там, где происходят одни из самых мощных атмосферных процессов на планете.

Темные области на снимке — это более плотные и холодные облачные массы. Светлые участки возникают там, где тепло от раскаленной поверхности Венеры проходит через нижние слои атмосферы и как бы подсвечивает облака снизу. Напомню, что средняя температура на поверхности Венеры составляет 462 градуса Цельсия, и ее тепловое излучение частично проявляется в инфракрасном диапазоне.

Суперротация атмосферы

Наблюдения "Акацуки" помогли изучить одно из самых странных явлений Венеры — суперротацию атмосферы. Сама планета вращается крайне медленно: один венерианский день длится 243 земных суток. Но атмосфера ведет себя совсем иначе — она облетает планету всего за 4-5 дней, двигаясь со скоростью до 300 километров в час.

Почему атмосфера вращается в десятки раз быстрее самой планеты? Точного ответа у ученых пока нет, но существуют две гипотезы. Одна из них связана с неравномерным нагревом: дневная сторона Венеры получает обилие солнечной энергии, а ночная — стремительно теряет тепло. Это создает мощные потоки, переносящие энергию от освещенной части к темной. Постепенно такие потоки закручиваются в глобальную циркуляцию, разгоняя всю атмосферу.

Другая гипотеза предполагает, что ключевую роль играют атмосферные волны — возмущения, возникающие из-за взаимодействия ветров с рельефом поверхности и облачными структурами. Эти волны могут передавать импульс верхним слоям атмосферы, ускоряя их вращение. Наблюдения "Акацуки" действительно выявили сложные волновые структуры в атмосфере Венеры, которые, возможно, участвуют в поддержании суперротации.

Миссия "Акацуки"

Японский зонд "Акацуки" был запущен 20 мая 2010 года. Однако с первой попытки — в декабре 2010 года — аппарат не смог выйти на орбиту Венеры. Второе "свидание" с планетой оказалось успешным: 7 декабря 2015 года "Акацуки" занял орбиту и в последующие годы изучал атмосферу Венеры в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах, а также пытался выявить возможные признаки современной вулканической активности.

В конце апреля 2024 года связь с аппаратом была потеряна. 18 сентября 2025 года, после безуспешных попыток ее восстановить, JAXA объявило о завершении миссии.

Данные, собранные "Акацуки", продолжают помогать ученым раскрывать тайны одного из самых экстремальных миров Солнечной системы, а также используются при планировании будущих венерианских миссий, включая частную миссию Rocket Lab Venus Life Finder, запуск которой запланирован на лето 2026 года. Ее цель — исследование атмосферы и поиск возможных биомаркеров — измеримых веществ (газов, молекул), указывающих на возможное наличие жизни, включая фосфин, о котором сообщалось в 2020 году.

UGC 2885 — "Тихий гигант"

UGC 2885 — спиральная галактика-гигант в созвездии Персея, находящаяся на расстоянии около 232 миллионов световых лет от нас. Ее диаметр достигает 250 000 световых лет, что делает ее примерно в 2,5 раза больше Млечного Пути.

UGC 2885 является домом для более чем триллиона звезд. Для сравнения: в нашей Галактике от 100 до 400 миллиардов звезд.

Несмотря на размеры, UGC 2885 выглядит необычайно спокойной: нет вспышек звездообразования или следов масштабных столкновений. Поэтому астрономы дали ей неофициальное прозвище "Тихий гигант".

Считается, что достичь столь внушительных размеров галактике позволило отсутствие близлежащих массивных конкурентов. Поэтому она неторопливо, на протяжении миллиардов лет, поглощала газ из межгалактического пространства и карликовые галактики-спутники, постепенно "раздуваясь".

UGC 2885 — одна из крупнейших известных спиральных галактик.

Изображение было получено 6 января 2020 года космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл".

Буйный нрав Вольфа–Райе

Перед вами составное изображение туманности M1-67 вокруг звезды WR 124, полученное путем объединения данных космического телескопа NASA/ESA "Хаббл" от 9 сентября 2013 года.

Объект с массой около 20 солнечных находится в созвездии Стрельца на расстоянии 21 000 ± 2 000 световых лет и выбрасывает вещество со скоростью 1400–2000 км/с. Светимость WR 124 превосходит солнечную в 150 000 раз, а температура поверхности составляет 44 700 градусов, что почти в 7,7 раза выше температуры поверхности Солнца.

Звезды со столь высокой температурой и светимостью относят к классу Вольфа–Райе, названному в честь астрономов Шарля Вольфа и Жоржа Райе, которые первыми в 1867 году обратили внимание на особенности спектров таких звезд и описали их.

Оранжево-коричневые "клочья" — газовые комки массой в десятки Земель, подсвеченные ультрафиолетовым излучением со стороны родительской звезды. Возраст WR 124 составляет примерно 8,6 миллиона лет, а значит звезда в любой момент может вспыхнуть сверхновой.

Древний астероид Рюгу

Этот снимок был сделан 3 октября 2018 года немецко-французским посадочным модулем MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) во время его "падения" на поверхность 900-метрового астероида Рюгу в рамках миссии Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) "Хаябуса-2". На изображении запечатлен момент, когда MASCOT находился всего в нескольких метрах от астероида.

MASCOT отделился, когда "Хаябуса-2" находился на высоте около 50 метров от астероида, начав спуск, который занял 20 минут. Всего модуль передал 20 снимков, показав детали грубой, усеянной валунами поверхности астероида. Они стали важными ориентирами для основного зонда при сборе образцов, которые 5 декабря 2020 года были доставлены на Землю. Их анализ выявил органические молекулы и воду, ставшие дополнительным подтверждением гипотезы о ключевой роли астероидов в зарождении жизни на Земле.

После успешной посадки MASCOT проработал на Рюгу 17 часов и 7 минут — немного дольше запланированных 16 часов. За это время модуль дважды менял свою позицию с помощью внутреннего маятникового механизма и провел научные измерения в четырех различных точках. Полученные данные позволили установить, что Рюгу — это груда слипшихся обломков, которые сформировались в результате разрушения более крупного небесного тела.

Интересный факт: в образцах грунта были обнаружены "досолнечные зерна" — вещество, сформировавшееся задолго до рождения Солнечной системы. Наша планетарная система буквально соткана из обломков чужих миров.

Гигантский "шрам" Марса

Перед вами часть Долины Маринера (лат. Valles Marineris), крупнейшей системы каньонов в Солнечной системе, запечатленная китайским орбитальным аппаратом "Тяньвэнь-1" в начале 2022 года. Изображение было получено с высоты в 762 километра в рамках полного картографирования поверхности планеты.

Долины Маринера простираются более чем на 4 000 километров — почти четверть окружности Красной планеты — и достигают глубины около 11 километров. Для сравнения: Большой каньон в США в 10 раз короче и почти в 5 раз мельче. Если бы эта структура находилась на Земле, то она протянулась бы от Москвы до Ташкента.

Считается, что формирование Долин Маринера началось миллиарды лет назад как тектонический разлом, связанный с образованием вулканического плато Фарсида (огромное вулканическое нагорье к западу от долин Маринера, где расположены четыре гигантских потухших вулкана, включая Олимп). Затем в игру вступила эрозия — водная и ветровая, — которая углубила и расширила первоначальный разлом, создав эту колоссальную систему каньонов, которую мы наблюдаем сегодня.

Космический аппарат "Тяньвэнь-1" прибыл к Марсу 10 февраля 2021 года, а 14 мая спустил на его поверхность ровер Zhurong — первый и сразу успешный опыт Поднебесной в освоении Красной планеты. Орбитальный аппарат завершил полное картографирование в июне 2022 года, выполнив 1 344 витка.