Доклад: Кометы

Вид комет разнообразен, но, рассматривая их на фотографиях или в натуре, всегда легко заметить: у этой хвост из ионов, у той - пылевой, а у этой оба хвоста. Есть и другие фасоны хвостов, есть даже "бороды", но обо всем не расскажешь.

Войдя внутрь орбиты Земли, комета попадает в область сильного нагрева. Теперь гейзеры газа и пыли льются непрерывными струями в сторону Солнца. Ядро может терять 30-40 т пара ежесекундно! Но самое впечатляющее - это подкорковые взрывы. Как будто рвутся глубинные мины непонятной природы. Какие же силы и каким образом вдруг испаряют на глубине объем льда в пять шестнадцатиэтажных зданий и выбрасывают огромное количество газа на 20-30 тыс. километров, откуда и ядро-то еле видно? Это главная загадка комет.

Очень близкое прохождение около Солнца (а также планеты гиганта, например Юпитера) грозит ядру развалом, разрывом на части, как уже не раз бывало, например:

· В 1992г при прохождении кометы Шумейкер-Леви 9 (открыта Евгением и Каралиной Шумейкерами, а также Дэвидом Леви при помощи телескопа системы Шмидта) в 15 000 км от Юпитера, она была разорвана на несколько частей и 17-21 июля 1994г при очередном сближении с планетой все обломки врезались в атмосферу Юпитера.

· Открытая в 1826 комета Биелы в 1845 на глазах у наблюдателей разделилась на две части.

· 22 сентября 1995 года при прохождении перигелия комета 73Р/ Швассманна-Вахманна3 распалась на части, что заметили только в декабре 1995 года. Вообще то комета с момента открытия 2 мая 1930 года по фотографиям в Обсерватории Гамбурга (Германия) - Арнольд Швассман (Arnold Schwassmann) и Артур Арно Вахман (Arthur Arno Wachmann) 15 раз возвращалась к Солнцу, а наблюдалась только в 6 появлениях, когда проходила вблизи Земли. В начале марта 2006г астрономы насчитали 7 фрагментов.

· Комета 16Р/ Brooks, открытая Бруксом в 1889 году распалась на несколько частей.

· Комета Веста в 1973г распалась на несколько частей

Но если комета благополучно миновала перигелий, она, побушевав еще немного, "успокаивается" и застывает до очередной встречи с Солнцем.

Задевающие Солнце

Кометы, у которых перигелийное расстояние настолько мало, что фактически они проходят через внешние слои Солнца. Около десяти долгопериодических комет с небольшим расстоянием перигелия (и другими сходными характеристиками орбит) образуют общепринятую группу "задевающих Солнце". Ее называют также группой Крейца по имени немецкого астронома Генриха Карла Фридриха Крейц (8.09.1854 -- 13.07.1907), который в 1888г одним из первых отметил подобие орбит некоторых самых ярких наблюдаемых комет.

За окрестностями Солнца постоянно ведет наблюдение космический телескоп SOHO (Solar and Heliospheric Observatory). Так 24 мая 2003г камера телескопа сфотографировала две кометы, которым удалось выжить, пролетев сквозь раскаленную солнечную корону, температура которой составляет несколько миллионов градусов. Они прошли над поверхностью Солнца на расстоянии всего одной десятой его радиуса. Правда, при этом они лишились своих голов (в состав головы кометы входит ядро и кома - пыль и газ, выделившиеся из ядра) и от комет остались одни хвосты. Конечно, эти хвосты выглядят очень тусклыми по сравнению с более ярким ядром, но в телескоп SOHO они были видны. Хвост кометы состоит главным образом из пылевых частиц, ранее входивших в состав ядра, но оказавшихся в космосе после испарения скреплявшего их льда. Причем после вылета из ядра эта пыль была отброшена далеко в космос (на миллионы километров) под действием светового давления солнечного излучения.

Телескоп (коронограф) SOHO наблюдает пространство вокруг Солнца, в то время как яркая часть диска закрыта маской. За 10 лет непрерывной работы солнечной и гелиосферной обсерватории SOHO, находящейся в точке Лагранжа L1 (1.5 млн км от Земли на линии Солнце - Земля), открыто свыше 1000 комет (юбилейную, 1000-ю открыл 5 августа 2005г, а первая открыта 22 августа 1996г S. Stezelberger). Из общего количества наблюденных SOHO комет только несколько десятков объектов прошли на безопасном расстоянии от Солнца, остальные кометы испарились в солнечной атмосфере. Таким образом, эта популяция комет группой Крейца является самой короткоживущей, и мы являемся свидетелями исчезновения из Солнечной системы целого семейства малых тел.

Пояс астероидов: кометоподобные астероиды

В астероидном поясе могут "Водиться" не только сами астероиды или такие необычные экземпляры как Сильвия с Ромулом и Ремом, но даже кометы. Три необычные кометы нового класса, орбиты которых пролегают в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером, могут стать ключом к разгадке тайны происхождения воды на Земле. Аспирант Генри Хси (Henry Hsieh) и профессором Дэвид Джевитт (David Jewitt) из Гавайского университета открыли новую группу комет - астрономы назвали их "кометами главного пояса астероидов". Эти кометы нового класса, как предполагают ученые, образовались в более теплой области Солнечной системы, находящейся в пределах орбиты Юпитера, в отличие от других комет из пояса Койпера. (на фото = Снимки двух комет основного пояса (в центре каждого изображения). Остальные объекты - это звезды и галактики фона, размазанные в результате того, что телескоп следил за кометой. Снимки - на 2,2-метровом телескопе Гавайского университета.)

Присутствие таких комет в главном поясе астероидов указывает на более тесную связь астероидов и комет, чем это считалось ранее, а также свидетельствует о том, что ледяные космические объекты из главного пояса астероидов вполне могли "доставить" воду на Землю.

Открытие было сделано 26 ноября 2005 года на 8-метровом телескопе Gemini North, установленном в Мауна Ки. Д-р Хси и проф. Джевитт обнаружили, что объект, известный как астероид 118401, имеет пылевой хвост, подобно кометам. На основе наблюдений астрономы сделали вывод, что "астероид" 118401 (1999 RE70) относится к совершенно новому классу комет, к которому также принадлежат известная уже более 10 лет комета 133P/ Elst-Pizarro (астероид 7968) и комета P/2005 U1, открытая совсем недавно (в октябре 2005 года). По мнению д-ра Хси, уникальность комет главного пояса астероидов заключается в том, что они вращаются по круговым "астероидным" орбитам, в отличие от вытянутых орбит обычных комет. В то же время, к классу астероидов их отнести нельзя из-за внешнего сходства с кометами. Есть, конечно, астероиды и кометы, вращающиеся на умеренно вытянутых орбитах, однако возмущения планет (в особенности Юпитера) относительно быстро меняют траектории их движения.

В 1996 и 2002 годах у необычной кометы главного пояса 133P/Elst-Pizarro, названной по именам двух открывших ее астрономов, был виден типичный для ледяных комет длинный пылевой хвост, несмотря на то, что она вращается по плоской, круговой орбите, характерной для "сухих" астероидов. До недавнего времени комета 133P/Elst-Pizarro была единственным объектом главного пояса астероидов, выглядевшим именно как комета, но имевшим загадочную природу.

"Скорее всего, это обычный (хотя и ледяной) астероид, а не комета с периферии Солнечной системы,- комментирует проф. Джевитт. - Следовательно, лед может быть и на других астероидах в главном поясе". Хвосты, которые тянутся за этими астероидами-кометами, указывают на потерю вещества. Но если у обычных комет это происходит в основном лишь при сближении с Солнцем, то у новых объектов потеря вещества идет практически непрерывно. Ясно, что долго так продолжаться не может. Исчерпав запасы летучих веществ, кометы основного пояса лишатся своих хвостов и перестанут выделяться среди обычных астероидов, как, судя по всему, не выделялись они и в прошлом, до того как стали выбрасывать в пространство газ и пыль. Чем же может быть вызвано явление, когда обычный астероид неожиданно начинает выбрасывать вещество, а потом снова замирает?. Причем, происходит это то с одним, то с другим астероидом. Наиболее простое и естественное объяснение предложил астроном из Массачусетского технологического института Ричард Бинзель (Richard Binzel). Он называет новые объекты "активированными астероидами". На поверхности обычных астероидов нет летучих веществ, таких как вода или углекислый газ. Даже если они были изначально, за миллиарды лет все они испарились под действием солнечного излучения. Однако в глубине такие вещества могли сохраниться. Эти вещества могут начать выходить на поверхность при столкновении с метеоритами, если будет нарушена целостность внешних слоев астероида. Подобные столкновения регулярно происходят в основном поясе, где относительно велика плотность космических обломков самой разной величины. Само же наличие летучих газов внутри астероидов не является большой неожиданностью. Например, метеориты, относящиеся к классу углистых хондритов содержат до 10% летучих веществ. По грубым прикидкам, в основном поясе астероидов может быть несколько десятков тысяч астероидов с подобным составом. Они представляют значительный интерес для будущих космических миссий, поскольку, по всей видимости, первичное вещество залегает в них относительно неглубоко под поверхностью.

Таким образом, новая находка показывает, что кометы и астероиды (по крайней мере, некоторые их типы) могут иметь более близкое родство, чем принято считать. Просто астероиды не могут без ударной активации обзавестись кометным хвостом. Вместе с тем, данное открытие говорит о том, что изначально астероиды могли содержать значительное количество воды. Согласно одной из теорий, вода попала на Землю из космоса. Предполагается, что поставщиками воды для нашей планеты были кометы и астероиды. Однако результаты недавнего анализа кометного льда показали, что по своему составу он значительно отличается от земных океанов. Вполне возможно, что лед астероидов в большей степени соответствует характеристикам земной воды, но до сих пор предполагалось, что этот лед либо давно исчез, либо сохранился только в глубине крупных астероидов и недоступен для изучения с помощью космических зондов.

Облако Оорта (облако Оорта-Эпика) из Википедии Облака Оорта

Гипотетическая сферическая оболочка, окружающая Солнечную систему на расстоянии около 1 светового года (50000 а.е.), в которой содержатся миллиарды комет с общей массой, равной примерно массе Земли. Это гигантское сферическое скопление кометного вещества - сосредоточено около 10¹²-10¹³ комет, обращающихся вокруг Солнца на расстояниях от 3000 до 160 000 а.е., что составляет половину расстояния до ближайших звезд.

Облако считается источником комет, наблюдаемых в Солнечной системе, которые могли бы отклониться "внутрь" под влиянием проходящей относительно недалеко звезды. Под влиянием возмущений ближайших звезд некоторые кометы навсегда покидают Солнечную систему. Другие, наоборот, по сильно вытянутым орбитам устремляются к Солнцу и благодаря резкому усилению потока солнечной радиации становятся обычными кометами. Там, под действием тяготения планет-гигантов, они могут перейти на эллиптические орбиты. Эта идея впервые была выдвинута Эрнстом Юлиусом Эпик в 1932г, а затем в 1950-х гг. развивалась Яном Хендрик Оорт. (Отсюда возник иногда используемый альтернативный термин "облако Оорта-Эпика"). Никаких прямых свидетельств существования такого облака нет, если не считать потребности объяснить происхождение комет Солнечной системы. Если облако Оорта и существует, то остается неясным, как оно образовалось. Правда, согласно некоторым теориям, кометы образовались в районе нынешнего местоположения внешних планет и только позже разошлись на большие расстояния.

Комета: угроза Земле

За время наблюдений всего 20 комет приблизились к Земле на расстояние меньше 15 млн.км. Ближе всех к Земле подошла комета Лекселла в 1770г - на расстояние 2.25 млн.км. В настоящее время известны 50 потенциально опасных комет, которые в перигелии пересекают орбиту Земли, то есть их перигелийные расстояния <1,3 а.е., а периоды обращения вокруг Солнца <200 лет. Это известные кометы Галлея (1P/Halley), Энке (2P/Encke), Темпля-Туттля (55P/Tempel-Tuttle) и др. Наверняка Тунгусский метеорит был кометой.

В ближайшее время можно наблюдать сближения периодических комет с Землей. Комета 73P/Schwassmann-Wachmann 17 мая 2006г приблизится к Земле на расстояние примерно 7.8 млн.км. Другая комета, 103P/Hartley, пройдет 20 октября 2010г на расстоянии 15 млн.км, а комета 45P/Honda-Mrkos-Pajdusakova 15 августа 2011г окажется на расстоянии примерно 9 млн.км.

Среднее время жизни короткопериодических комет больше, чем время сублимации (возгонки летучих веществ с поверхности). Поэтому можно предположить, что существуют кометы, которые израсходовали все свои летучие вещества - так называемые вымершие кометы (или астероиды), например астероид Бетулия. В 1976г он прошел на расстоянии 19,5 млн км от Земли. Это грубосферическое тело размером около 6 км, имеющее темный нейтральный цвет с геометрическим альбедо 6 %. Был определен состав объекта - углистые хондриты. Его орбита с эксцентриситетом 0,49 и наклоном 52^o отличается от орбит всех астероидов.

К вымершим кометам, по-видимому, относятся (944) Hidalgo (Гидальго), (2201) Oljato (Ольято) и (3200) Phaethon (Фаэтон). Например орбита Гидальго с большой полуосью 5,75 а.е. и эксцентриситетом 0,66 в перигелии приближается к Солнцу на 1,95 а.е., а в афелии удаляется на 9,55 а.е., то есть орбита очень напоминает кометную.

Исследование комет КА

Кометы, посещённые космическими аппаратами