Ученые обнаружили необычную форму следа частиц кометы, вспыхнувшей 15 лет назад

11:32, 28 апреля 2022

В исследованиях использована модель с повышенной точностью вычислений

Фотографии наблюдений следа кометы в 2015 году, которые сделали исследователи. Фото: Arto Oksanen.

Исследователи из России, Финляндии и Канады выявили необычную, в виде песочных часов, форму пылевого следа кометы 17P/Holmes. Частицы, образовавшие след, выделились вследствие самой мощной из задокументированных вспышек комет, произошедшей в октябре 2007 года. Созданный исследовательской группой метод расчетов поможет, в частности, предсказывать выпадание и интенсивность метеорных дождей.

Статью с описанием исследований и их результатов авторский коллектив опубликовал в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, одном из старейших и ведущих мировых научных изданий по вопросам астрономии и астрофизики.

Реальные наблюдения кометы проводились с помощью телескопов, установленных в Австралии и США. Первый этап наблюдений начался в феврале 2013 года и продолжался в 2014-15 годах. Второй этап длился в течение года, с сентября 2020-го.

С помощью наблюдений авторы статьи впервые установили, что совокупность орбит выброшенных вспышкой частиц кометы имеет форму песочных часов. В противоположных сторонах находятся участки схождения орбит, по которым движутся частицы (такие участки называются узлами). Один, северный, узел располагается в точке вспышки кометы, другой, южный — по ту сторону Солнца. Наибольшие орбиты — у самых мелких частиц, поэтому к узлам они приходят последними, частицы среднего и крупного размера прибывают в узлы ранее.

«Огромное количество частиц, которые были выброшены из кометы во время вспышки, распространилось по эллиптическим орбитам вокруг Солнца. Это дает уникальную возможность изучить кометный материал и его рассеивание в межпланетном пространстве. Чтобы понять физику и масштабы явления выброса, мы разработали новую модель для реалистичного описания эволюции образовавшихся кометных пылевых следов», — объясняет Мария Грицевич, руководитель академического проекта, доцент Университета Хельсинки, старший научный сотрудник Финского Института геопространственных исследований и Уральского федерального университета.

Модель описывала движение частиц размером от 0,001 мм до 1 мм, скорость выброса частиц, в зависимости от их размера, от меньшего к большему, составила 640 м/с и ниже.

«С 2000 года я моделирую хорошо известные метеорные потоки (такие как Леониды), используя современные методы моделирования. В этом исследовании мы сами разработали высокоточные модели вспышки кометы 17P/Holmes и распространения образовавшихся частиц пылевого следа. Более того, мы впервые объединили обе модели, и это привело к созданию новой мощной модели», — говорит Маркку Ниссинен, член Финской болидной сети при Астрономической ассоциации Ursa.

Уникальность модели в том, что она учитывает эффекты давления солнечной радиации, гравитационные возмущения, вызванные Венерой, Землей и Луной, Марсом, Юпитером и Сатурном, а также гравитационное взаимодействие пылевых частиц с родительской кометой.

Исследователи смоделировали два варианта движения частиц, выброшенных в космическое пространство вспышкой кометы. В одном случае частицы разлетались в разные стороны, в другом — только в сторону Солнца, источника основных воздействующих сил. В первой модели участвовало 2000 частиц, во второй — 800. Моделирование показало, что орбиты частиц принимают форму песочных часов только в первом случае. Другими словами, при вспышке кометы в 2007 году частицы образовали пылевой след, рассеявшись в разных направлениях.

«Сначала oни как будто растворились в космическом пространстве. Однако мы обнаружили, что частицы снова сходятся в узлах пылевого следа», — отмечает Мария Грицевич.

Результаты исследований позволяют предсказывать местоположение и поведение пылевого следа кометы 17P/Holmes, в том числе, по пути к точке вспышки в 2007 году и в самой точке. Кроме того, исследования помогут провести эффективные вычисления при следующем подобном событии.

«Земля дважды в год пересекает орбитальную плоскость данной кометы, оптимальная геометрия наблюдений за следом обеспечивается в феврале и августе. Частицы других комет зачастую входят в атмосферу Земли как метеороидные потоки, и тогда мы наблюдаем их в виде метеорных дождей. Используя нашу модель, можно предсказывать время и интенсивность их возникновения», — поясняет Грицевич.

Исследования поддержаны Академией Финляндии. Ученые продолжат изучение кометы 17P/Holmes, чтобы выявить причины периодического увеличения ее яркости, определить силу воздействия на частицы вторичных и сезонных факторов (таких как негравитационное и нерегулярное давление солнечного света), a также возможность наблюдений в инфракрасном диапазоне волн. Кроме того, в планах дальнейших исследований — смоделировать первую наблюдавшуюся вспышку кометы в 1892 году и ее последствия.

«Мы прогнозируем, что благодаря опубликованным нами данным о времени прибытия и соответствующих координатах пылевого следа кометы 17P/Holmes в 2022 году он будет виден даже в телескопах астрономов-любителей. Рассчитываем на то, что результаты их наблюдений дадут дополнительную информацию о количестве и размерах частиц, их распределении. Эта информация будет полезной для построения новых моделей и понимания происходящего с кометой и ее следом», — заключает Мария Грицевич.

Справка

Комета 17P открыта во время вспышки 6 ноября 1892 года английским астрономом Эдвином Холмсом. Другая мощная вспышка произошла 23-24 октября 2007 года и длилась около трех часов. Последовавший за вспышкой выброс частиц оказался крупнейшим из зафиксированных за все время астрономических наблюдений. Благодаря многократному увеличению размеров поверхности, отражающей солнечный свет, яркость кометы увеличилась в 1 млн раз. Комета на время стала самым заметным для землян объектом на небесной сфере.