Несмотря на все современные знания и возможности по изучению космоса, до сих пор остаются какие-то базовые вещи, способные не только вызывать споры среди астрономов, но и приводить к обескураживающим выводам и разочарованиям. Одна из таких астрономических проблем — определение расстояний, на которых наблюдаются случайные кратковременные световые вспышки. Так, необычная кратковременная вспышка, интерпретируемая ранее астрономами как гамма-всплеск с рекордного расстояния 13,4 млрд световых лет, может оказаться отражением от чего-то гораздо более близкого, например, от последней ступени российской ракеты «Протон».
В декабре 2020 года появилась новость о том, что китайские ученые зафиксировали мощную гамма-вспышку в галактике GN-z11, образовавшейся на ранних стадиях развития Вселенной, со ссылкой на журнал Nature Astronomy. «До нашего открытия самой древней считали гамма-вспышку, которая произошла через 525 млн лет после Большого взрыва. Наше открытие отодвигает эту дату еще на 100 млн лет», — написали ученые. Это означало, что звезды, которые могли послужить источником гамма-всплесков, существовали уже тогда.
Однако в новых статьях, опубликованных в том же журнале Nature Astronomy и доступных также на сайте электронных препринтов arXiv.org, разные группы астрономов показывают, что происхождение вспышки, обозначаемой как GN-z11-flash, связано с чем-то очень близким. Это может быть просто солнечный свет, отразившийся от обломка ракеты, находящегося на околоземной орбите.
В первой статье группа ученых, возглавляемая астрофизиком Чарльзом Стейнхардтом из Института Нильса Бора Копенгагенского университета в Дании, пришла к выводу, что с наибольшей вероятностью вспышка GN-z11-flash возникла в пределах Солнечной системы. Во второй статье группа под руководством астронома Михала Михаловского из Университета Адама Мицкевича в Польше сумела, похоже, найти и сам источник сигнала — отброшенный при выведении космического аппарата блок верхней ступени «Бриз-М» российской ракеты-носителя «Протон». «Бриз» — это семейство российских разгонных блоков для выводимых на орбиту космических аппаратов, разрабатываемых с 1990-х годов производственным центром имени Хруничева. Они часто используются в составе ракет-носителей легкого и тяжелого классов.
Впрочем, сами «первооткрыватели», сообщившие о вспышке GN-z11-flash год назад и предположившие, что это может быть рекордный гамма-всплеск, возглавляемые астрономом Линьхуа Цзяном из Института астрономии и астрофизики Кавли при Пекинском университете в Китае, до сих пор настаивают на своем выводе: полученный сигнал все же исходит из глубин Вселенной.
«Это типичная проблема в астрономии — сложность измерения расстояний, — заявил Михал Михаловски в интервью изданию ScienceAlert. — Объект с определенной измеренной яркостью может оказаться как близким слабым источником, так и ярким удаленным объектом. В обоих случаях такие объекты будут казаться нам одинаково яркими. Рассматриваемый случай как раз и оказался очень близким фрагментом космического мусора, однако его относительная яркость была сопоставима с мощным взрывом звезды на краю наблюдаемой Вселенной».
GN-z11-flash был зафиксирован 7 апреля 2017 года, когда Цзян и его группа проводили наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне далекой галактики под названием GN-z11 с помощью инструмента MOSFIRE на гавайском телескопе Keck I.
Собрав данные за 5,3 часа, они обнаружили кратковременную вспышку продолжительностью менее 245 секунд, совпадающую с положением на небе определенной галактики. Они последовательно исключили известные астероиды, а также близкий движущийся объект, например спутник, поскольку вспышка наблюдалась спустя несколько часов после захода солнца, — к тому же в этой области неба спутников не должно было быть. Наиболее вероятным объяснением была сочтена вспышка ультрафиолетового излучения, связанная с гамма-всплеском от GN-z11.
Другие ученые были настроены более скептично. Им показалась сомнительной столь редкая удача, особенно с учетом весьма небольшого числа гамма-всплесков, дошедших к нам из ранней Вселенной. На сегодняшний день их всего несколько, а для наблюдения GN-z11-flash хватило лишь пятичасового окна наблюдений.
«Крайне малая вероятность того, что кратковременный источник может оказаться гамма-всплеском из очень ранней Вселенной, требует тщательного исключения всех правдоподобных альтернативных гипотез, — написали Стейнхардт и его коллеги в своей статье. — Мы занимаемся выявлением многочисленных примеров подобных переходных сигналов в архивных наблюдениях MOSFIRE и утверждаем, что объекты Солнечной системы — естественные или искусственные — часто оказываются гораздо более вероятным объяснением этих явлений».
Михаловски и его коллеги сумели свести эти поиски к конкретному кандидату. Они внимательно изучили базу данных по космическому мусору Space-Track и обнаружили на нужном месте отброшенную ступень ракеты-носителя «Протон», запущенной в 2015 году. Этот фрагмент должен находиться на расстоянии 13 758 км от Земли и мог появиться в поле зрения MOSFIRE во время вспышки. Более того, на такой высоте обломок уже не оказывался в тени Земли, а это означало, что солнечный свет действительно мог от него отражаться.
Цзян и его коллеги не согласны с подобными выводами. По их словам, профиль вспышки отличается от вспышек объектов вблизи Земли, и их расчеты показывают, что ступень ракеты «Бриз-М» не была так близка в момент наблюдения. Они допускают, что это мог быть отблеск от неизвестной ракеты, но даже в этом случае вероятность подобного совпадения невелика: «Мы не можем полностью исключить возможность появления неизвестных спутников (или обломков). Несмотря на это, наши новые расчеты показали, что наш первоначальный вывод остается в силе».
И та, и другая сторона в спорах о GN-z11-flash обращаются к общеизвестному принципу Оккама: если есть более простое объяснение, то, вероятно, именно оно и окажется верным. Как когда-то заметил известный астрофизик и популяризатор науки Карл Саган, «экстраординарные утверждения требуют экстраординарных доказательств».
Чтобы окончательно решить вопрос с GN-z11-flash, научное сообщество захочет увидеть это выдающееся свидетельство. На данный момент Михаловски, кажется, вполне удовлетворен выводом своей группы: «С одной стороны, существование гамма-всплеска в такой далекой галактике имело бы важные последствия для нашего понимания образования первых звезд и галактик, поэтому я был бы счастлив, если бы все это оказалось правдой. С другой стороны, очень жаль, что столь необычное открытие получило столь приземленное объяснение».
Между тем к этому спору подключились и другие группы ученых, так что рано или поздно окончательный ответ будет найден.