Учёные, похоже, наконец раскрыли одну из самых долгих загадок наблюдательной астрофизики. Почти 50 лет астрономы наблюдали необычно мощное и переменное рентгеновское излучение яркой звезды гамма Кассиопеи (γ Cas). Но не могли объяснить его природу. Новые наблюдения показали, что испускает рентген не сама звезда, а её невидимый компаньон - белый карлик.

Система находится примерно в 550 световых годах от Земли в созвездии Кассиопея. Она на самом деле состоит из множества звезд. Однако самая массивная из них - это голубовато-белая звезда класса Be массой примерно в 15 раз больше массы Солнца. Именно гамма Кассиопеи стала первой открытой звездой этого спектрального типа ещё в 1866 году и долгое время считалась своего рода «эталоном» для всего класса. Звезды этого типа быстро вращаются и регулярно выбрасывают вещество, которое образует вокруг них газовый диск.

Однако в 1970-е годы, когда астрономы начали запускать рентгеновские телескопы в космос, выяснилось, что эта звезда ведёт себя странно. Она испускает рентгеновское излучение примерно в 40 раз мощнее, чем ожидалось для подобных объектов. Более того, анализ показал, что источник излучения связан с плазмой, нагретой до температуры около 150 миллионов кельвинов.

На протяжении десятилетий существовали две основные гипотезы, объясняющие эту странность. Первая предполагала, что рентгеновское излучение возникает из-за магнитного перезамыкания между поверхностью звезды и её диском. Вторая связывала его с невидимым компаньоном - компактным объектом, белым карликом или даже нейтронной звездой.

Найти крошечный спутник крупной звезды чрезвычайно сложно, а γ Cas - особенно проблематично. Она очень большая, горячая и яркая. Белые карлики, напротив, крошечные, размером примерно с Землю. Такой объект, находящийся на орбите достаточно близкой к Be-звезде, будет практически неразличим в её ярком свете.

Разобраться в загадке помогла космическая рентгеновская обсерватория XRISM. Наблюдения системы, выполненные в 2024-2025 годах, показали, что рентгеновское излучение меняется в соответствии с орбитальным движением предполагаемого компаньона и, по всей видимости, не связано с самой звездой Be. Период этих изменений составляет около 203 дней.

Это стало первым прямым доказательством того, что горячая плазма, испускающая рентген, связана именно с компактным спутником. По всей видимости, это белый карлик с сильным магнитным полем. Его гравитация притягивает вещество из газового диска массивной звезды. Потоки вещества направляются вдоль магнитных линий белого карлика к его полюсам. Падая на поверхность, газ разгоняется до огромных скоростей и нагревается до экстремальных температур. Именно этот процесс и создаёт наблюдаемое рентгеновское излучение.

На первый взгляд такая система звёзд выглядит странно. Ведь звезда с массой около 15 солнечных проживёт всего около 10 миллионов лет. А белый карлик - это остаток ядра звезды, масса которой не превышала восьми солнечных. Такие звёзды живут заметно дольше. Тогда откуда в системе с массивной звездой белый карлик?

На самом деле здесь нет противоречия. Скорее всего, эта система когда-то состояла из двух массивных звезд, одна из которых была немного массивнее. Соответственно, она быстрее израсходовала запасы ядерного топлива и стала красным гигантом. Но поскольку это была компактная пара звёзд, более лёгкий сосед поглотил часть вещества гиганта. В итоге меньшая звезда стала массивной звездой Be, а бывший более массивный сосед превратился в маленький белый карлик.

Теперь, когда истинная природа системы γ Cas наконец раскрыта, астрономы смогут лучше понимать поведение других подобных объектов и уточнить модели эволюции тесных двойных звёзд.

Прошлым летом лаборатория JPL NASA и компания AeroVironment представили концепцию миссии «Скайфолл». Она предполагала отправку на Марс целой флотилии крошечных вертолетов. И вот 24 марта Джаред Айзекман сделал внезапный анонс. Вертолёты точно полетят на Марс. На ядерном буксире...

Итак, NASA представило планы новой марсианской миссии. Проект под названием Space Reactor-1 Freedom (SR-1 Freedom) предполагает отправку к Марсу космического аппарата с ядерной энергетической установкой и флотом из трёх вертолётов-разведчиков. Запуск миссии планируется в декабре 2028 года во время ближайшего удобного окна для перелёта к Марсу. Если проект будет реализован, аппарат станет первым в истории космическим кораблём с ядерной электрической тягой, который покинет сферу действия тяготения Земли.

Основой миссии станет демонстрация технологии ядерной электродвигательной установки (NEP). На борту аппарата установят компактный ядерный реактор мощностью более 20 киловатт, работающий на топливе из высокопробного низкообогащенного урана (HALEU) и диоксида урана, заключённом в радиационный экран из карбида бора. Тепло, выделяемое в реакторе, будет преобразовываться в электричество с помощью замкнутого цикла Брайтона. Полученная энергия будет питать ионные двигатели малой тяги, работающие на ксеноне.

Интересно, что часть оборудования будущего аппарата уже существует. Для ускорения разработки NASA намерено использовать модуль PPE (Power and Propulsion Element), который первоначально создавался для лунной станции Gateway. Этот модуль должен был обеспечивать энергоснабжение и связь станции. Однако планы NASA относительно станции кардинально поменялись. И теперь этот модуль планируют адаптировать для марсианской миссии.

После запуска аппарат выйдет на траекторию ухода от Земли и развернёт солнечные панели. Они будут использоваться в периоды, когда реактор не работает. Менее чем через двое суток после старта активируется ядерная установка, и ионные двигатели начнут разгонять космический корабль. Путь к Марсу займёт примерно год, что примерно в два раза дольше, чем классическая схема полёта.

Одной из главных научных задач миссии станет реализация того самого проекта «Скайфолл». Аппарат доставит к Марсу три небольших вертолёта, созданных по образцу знаменитого марсианского аппарата Ingenuity - того самого, что прибыл на Красную планету вместе с марсоходом Perseverance и совершил 72 полёта вместо запланированных пяти.

Новые аппараты будут выполнять уже не демонстрационные, а практические задачи. После входа в атмосферу Марса они будут сброшены с космического аппарата и самостоятельно совершат посадку на поверхность. Вертолёты получат камеры и георадар для изучения рельефа и поиска залежей подповерхностного льда.

Эти данные помогут оценить потенциальные места для будущих пилотируемых миссий. Наличие водяного льда на Марсе считается ключевым фактором для создания долговременных баз, поскольку его можно использовать для получения воды, кислорода и даже ракетного топлива.

В NASA подчёркивают, что SR-1 Freedom - это прежде всего демонстрационная миссия. Она должна испытать технологии ядерной энергетики в межпланетном пространстве. Если эксперимент окажется успешным, подобные реакторы в будущем могут стать гораздо мощнее - сначала на сотни киловатт, а затем и на мегаватты. Такие системы могут обеспечить энергией будущие базы на Луне, а также сделать возможными более быстрые и масштабные экспедиции к Марсу и другим объектам Солнечной системы.

Сроки разработки очень сжатые. Все системы должны быть изготовлены и готовы к сборке и тестированию к январю 2028 года. Полностью собранный аппарат планируется доставить на космодром к октябрю 2028 года, перед декабрьским запуском.

В подобную скорость разработки верится с трудом. Не преувеличивает ли Джаред Айзекман возможности NASA? Учитывая колоссальную сложность разработки подобной миссии, не удивлюсь, если реальная дата запуска отодвинется даже не на месяцы, а на годы. И вообще, как бы ядерный буксир NASA не повторил печальную судьбу другого ядерного буксира. Впрочем, это уже совсем другая история...