Тысячи лет люди следили за загадочными огнями на ночном небе. Со временем стало очевидно, что речь идёт об упорядоченной системе с вращающимися по неким законам объектами. Только в 20 веке наука доказала, что звёзды рождаются, живут и умирают, поддерживая бесконечный цикл развития Вселенной. Со стороны кажется, что мы знаем достаточно, но на самом деле это не так. Астрономы пытаются понять массу сложных противоречий, но иногда ответы находятся совсем не там, где их ожидают получить. Ну а поскольку научные методы анализа развиваются, то даже сегодня удаётся раскрывать тайны, о существовании которых человечество ещё недавно даже не подозревало. На этот раз речь не о мощной вспышке, гравитационных волнах и даже не о падении астероида, ведь внимание астрономов привлекла музыка звёзд. Не слышимый человеческому уху, но уловимой новым поколением научных инструментов звук, был получен в обсерватории имени Кека на Гавайях. 

С помощью сверхчувствительного спектрографа Keck Planet Finder (KPF) исследователи смогли зафиксировать вибрации звезды HD 219134, которая находится от нас на расстоянии 21 светового года. Это открытие не просто добавило очередную мелодию в звездную симфонию Вселенной. На самом деле оно поставило под сомнение фундаментальные представления о строении и эволюции звёзд. Идея о том, что звёзды издают звуки, совсем не нова. Ещё в античности философы говорили о «музыке сфер», связывая небесные тела с гармонией Вселенной. Сегодня мы знаем, что в буквальном смысле звёзды не издают звуков, ведь в космосе нет среды, чтобы распространялись звуковые волны. Но внутри звёзд происходят колебания, аналогичные акустическим волнам, и эти вибрации влияют на поведение света, излучаемого звездой. Улавливая эти микроскопические изменения, учёные могут расшифровывать, что происходит в недрах светила. Этот метод изучения называется «астросейсмология» и сродни привычной нам сейсмологии. На Земле по колебаниям почвы определяют строение земных глубин и фиксируют целый спектр звуковых сигналов. На этот раз вместо сейсмографа использовался чувствительный спектрограф, а вместо подземных толчков за основу взяли ритмичные пульсации поверхности звезды.

До недавнего времени астросейсмология была возможна в основном для горячих звёзд, подобных или превосходящих Солнце по температуре. Их пульсации ярко выражены и заметны в изменениях светимости, которые фиксируют космические телескопы вроде Kepler и TESS. Но более холодные звезды, такие как HD 219134, долгое время считались слишком «тихими», ведь их вибрации не оставляли заметного следа в световых кривых. Похоже, существуют исключения, ведь KPF сломал устоявшееся представление. HD 219134 представляет собой звезду спектрального класса K, то есть холоднее и тусклее Солнца, оранжевого цвета. На первый взгляд, она ничем не примечательна, ведь подобных ей миллиарды. Но именно такие звёзды считаются особенно перспективными для поиска жизни за пределами Солнечной системы. Они устойчивы, живут долго и нередко окружены каменистыми планетами. С помощью KPF астрономы за четыре ночи собрали более 2000 измерений скорости движения поверхности HD 219134. Эти данные позволили уловить крошечные вибрации, из которых можно извлечь параметры звезды с беспрецедентной точностью. 

Выяснилось, что возраст HD 219134 составляет около 10.2 миллиарда лет, ну а это более чем в два раза старше нашего Солнца. Таким образом, она входит в число самых древних известных звёзд главной последовательности, чей возраст подтверждён с помощью астросейсмологии. Но это не просто древность ради интереса. Возраст звезды можно назвать ключевым параметром, определяющим то, как она эволюционирует, какие процессы в ней происходят и насколько она подходит для существования жизни на окружающих планетах. Современные методы оценки возраста звёзд часто опираются на так называемую гирохронологию. Это зависимость между возрастом и скоростью вращения звезды. Молодые звёзды вращаются быстро, но со временем теряют энергию и замедляются. Теоретически, зная скорость вращения, можно отмотать время назад и вычислить возраст светила. Но с HD 219134 вышел сюрприз. Её возраст, определённый по вибрациям, оказался значительно больше, чем можно было бы предположить по скорости вращения. Это значит, что в определённый момент замедление вращения прекратилось или сильно замедлилось. Иными словами, звёздные часы, по которым мы так долго сверялись, могут идти неравномерно, особенно на поздних стадиях жизни звезды.

Этот результат уже заставляет пересматривать гирохронологические модели. Если замедление вращения останавливается, то множество оценок возраста других звёзд может оказаться ошибочным. Именно здесь и проявляется революционное значение астросейсмологии, ведь именно она становится новым эталоном, по которому можно калибровать другие методы. Ещё одним открытием стало неожиданное измерение радиуса звезды. Интерферометрические методы, используемые раньше, указывали, что HD 219134 на 4% больше, чем это показал анализ её колебаний. Это не просто статистическая погрешность. Для науки такая разница может указывать на фундаментальные проблемы в моделировании звёздных атмосфер или внутренней структуры холодных звёзд. Пока что причины расхождения неясны. Возможно, влияют магнитные поля, либо в игру вступают неучтённые эффекты в верхних слоях атмосферы. В любом случае, мы снова столкнулись с тем, как мало на самом деле знаем о звёздах, которые кажутся такими стабильными и изученными.

HD 219134 примечательна не только своим возрастом. Вокруг неё вращается как минимум пять планет, из которых две каменистые и по размерам близки к супер-Землям. Они регулярно проходят перед звездой, создавая транзитные сигналы, что позволяет исследовать их состав, плотность и орбиты. Благодаря уточнению размеров самой звезды, учёные смогли пересчитать параметры планет. Выяснилось, что они действительно имеют твёрдую поверхность, подобную земной. А это повышает их шансы быть потенциально обитаемыми, по крайней мере в теории. Конечно, эти планеты могут оказаться слишком горячими или не иметь атмосферы, но один только факт, что они вращаются вокруг такой древней звезды, заставляет задуматься: могла ли жизнь там появиться миллиарды лет назад? Открытие, сделанное с помощью KPF, показывает, как сильно изменилась астрономия за последние годы. Ещё недавно для подобных измерений требовались телескопы в космосе и годы наблюдений. Теперь всего несколько ночей наблюдений с Земли, и мы уже уточняем возраст далёких солнц с точностью до сотен миллионов лет. 

В будущем инструменты, подобные Keck Planet Finder, будут использоваться в рамках более масштабных миссий. Это NASA Habitable Worlds Observatory, которая должна стать важным шагом в поиске признаков жизни на экзопланетах. Ведь чтобы оценить, может ли жизнь на планете быть развитой, нужно знать, насколько стара система, в которой она находится. Как ни парадоксально, именно звезда подскажет нам, есть ли у её планет шанс быть обитаемыми. По её песне мы узнаем, сколько времени у жизни было на развитие, каково прошлое этой системы и возможно, насколько она стабильна. Когда-нибудь мы действительно услышим звуки инопланетной цивилизации. Но до тех пор мы продолжаем слушать звёзды. И каждый новый аккорд в этой небесной симфонии даёт нам не только знания, но и напоминание о том, насколько удивительно и сложно устроена Вселенная. Астрономы пытаются изучать галактики, находящийся от нас на расстоянии миллиардов лет, но данное исследование доказывает, что удивительное совсем рядом.