На метеоры могут влиять массивные объекты внутри Солнечной системы и поблизости от нее

09:06, 1 ноября 2023

Доклад об этом сотрудник вуза представила на международном научном форуме

Наложенные изображения полета FH1, записанные в Финляндии. Фото: Finnish Fireball Network.

Кажущиеся межзвездные метеоры могут быть результатом ускоренных метеороидных столкновений с массивными объектами, проходящими поблизости от Солнечной системы или через нее. Об этом доцент Университета Хельсинки, старший научный сотрудник Уральского федерального университета Мария Грицевич сообщила на VII Семинаре по роботизированным автономным обсерваториям в Малаге (Испания).

Вывод, озвученный Марией Грицевич на семинаре в качестве соавтора доклада и научной статьи, опубликованной в журнале Icarus, сделан благодаря исследованию метеора FH1 — события, зарегистрированного Финской болидной сетью 23 октября 2022 года. Скорость FH1 превышала скорость объектов внутри Солнечной системы. Таким образом, FH1 может быть как объектом Облака Оорта, гипотетической сферической области — источника долгопериодических комет — на границе Солнечной системы, так и межзвездным объектом.

«По нашей гипотезе, на траекторию метеора FH1 мог повлиять проход поблизости от Солнца так называемой звезды Шольца — двойной звездной системы. Это событие произошло оценочно несколько десятков тысяч лет назад, и гравитационные возмущения, вызванные им, изменили орбиту метеороида», — поясняет Мария Грицевич.

Цель состоявшегося в Малаге научного форума — продемонстрировать международному исследовательскому сообществу достижения последних двух лет и потенциал BOOTES (Burst Observer and Optical Transient Exploring System), глобальной ультрасовременной сети автономных роботизированных астрономических обсерваторий, расположенных в северном и южном полушариях Земли — в Испании, ЮАР, Китае, Новой Зеландии, Мексике и Чили.

Мария Грицевич вошла в научный оргкомитет семинара и открыла программу научных докладов. Одно из ее выступлений было посвящено использованию сети BOOTES и других обсерваторий в исследовании кометных вспышек. Такие вспышки, характерные для комет с периодическими орбитами и параболическими траекториями, дают возможность наблюдать за этими относительно небольшими небесными телами и получать новые данные об их формировании и эволюции.

«В докладе я рассмотрела такие факторы физики кометной вспышки, как структура твердого ледяного ядра кометы, сублимация летучих веществ — газа и пыли — с ее поверхности по мере приближения к Солнцу, вследствие этого — повышение давления газа под поверхностью кометы, процессы кристаллизации водяного льда внутри ядра и связанный с этим экспоненциальный рост температуры ядра, высвобождение изо льда еще большей энергии, взрывное расширение перегретых летучих газов и дальнейшее увеличение давления, последующее разрушение слоев рельефа на поверхности кометы, различные типы выбросов — от локального газовыделения до отделения крупных фрагментов, в том числе осколков ядра, и их размельчение. Интервал между вспышками у некоторых комет может составлять порядка столетий. В то же время иные кометы, из-за особенностей их состава и тепловых свойств, могут никогда не испытывать вспышек или фрагментации», — комментирует Мария Грицевич.

Иллюстрируя то, как происходят вспышки комет, Мария Грицевич привела на семинаре примеры нескольких таких событий, наблюдавшихся на протяжении последних двух веков. Гигантские вспышки сопровождались выделением колоссального объема пыли, деформацией ядер, резким увеличением яркости комет или их полным разрушением. По словам Грицевич, орбиты огромного количества пылевых частиц, которое выбрасывается при вспышке кометы, в конце концов сходятся в так называемом узле, на противоположной стороне от Солнца, а затем переносятся во второй узел, в окрестности первоначального места взрыва. В результате образуется пылевой след кометы в форме песочных часов.

На семинаре Мария Грицевич представила высокоточную модель вспышки кометы и распространения частиц пылевого следа. Модель разработана ученой совместно с ее финскими коллегами и позволяет установить физическую природу и масштабы вспышки, объяснить сложное поведение кометных пылевых следов.

«Наша модель учитывает влияние давления солнечной радиации, гравитационные возмущения, вызванные такими небесными телами, как Венера, Земля, Луна, Марс, Юпитер и Сатурн, а также гравитационное взаимодействие пылевых частиц и родительской кометы», — отмечает Мария Грицевич.

Авторы модели использовали ее для объяснения данных более 10 лет наблюдений пылевого следа кометы 17P/Holmes, полученных с помощью нескольких телескопов в Финляндии, Испании и Словакии. Период обращения этой кометы составляет около семи лет. В октябре 2007 года она пережила гигантский взрыв и выброс массы, самый крупный на данный момент в задокументированной истории комет. При этом яркость 17P/Holmes увеличилась почти в миллион раз и продолжала оставаться интенсивной в течение целого года. Результаты моделирования позволили определить местоположение и поведение пылевого следа кометы 17P/Holmes, в том числе по пути к точке вспышки в 2007 году и в самой точке. Полученный опыт поможет провести эффективные вычисления при следующем подобном событии. Наблюдения за пылевым следом вспышки 2007 года в течение прошлого и в начале текущего годов полностью подтвердили достоверность результатов моделирования.

Еще один объект исследований группы ученых с участием Марии Грицевич — комета 12P с периодом обращения чуть более 70 лет. Последняя по срокам вспышка этой кометы наблюдалась 20 июля этого года. В июле и августе Грицевич и ее коллеги сделали снимки 12P с помощью системы BOOTES. Наблюдения облегчили определение физических параметров пылевой среды, включая цвет пыли и объем выброшенных частиц.

Справка

Система BOOTES, создание которой завершено в 2022 году, нацелена на преодоление пробелов в знаниях о Солнечной системе и Вселенной путем непрерывного скоординированного наблюдения различных астрофизических явлений в режиме реального времени. Реагируя на сигналы искусственных спутников Земли о фиксации тех или иных космических явлений и агрегируя данные собственных приборов, BOOTES получает важнейшую информацию о таких объектах, как активные галактические ядра, предполагаемые источники нейтрино и излучатели гравитационных волн, космические гамма-всплески, сверхновые в далеких галактиках, внесолнечные планеты, а также о близлежащих объектах — переменных звездах в нашей галактике, малых планетах, астероидах, метеороидах и метеорах.

Многие из этих объектов традиционно ускользали от всестороннего изучения из-за их кратких и мимолетных проявлений, неуловимой и непредсказуемой природы. На сегодняшний день сеть BOOTES добилась впечатляющих научных результатов, которые способствуют изучению длительных гамма-всплесков, связанных со смертью массивных звезд, и уточнению моделей таких всплесков.

Так, в 2017 году подразделение BOOTES в Мексике оказалось единственной астрономической станцией в северном полушарии, которая наблюдала событие, известное как GW170817A. Это первый зарегистрированный гравитационно-волновой всплеск в результате слияния двух нейтронных звезд.

Это явление позволило провести первое в мире одновременное исследование световых и гравитационных волн. В 2021 году BOOTES внес ценный вклад в новаторские исследования гигантской магнитной вспышки магнетара — нейтронной звезды, обладающей самыми мощными магнитными полями во Вселенной.

Таким образом, можно утверждать, что BOOTES произвела революцию в области астрофизических исследований и понимании динамической природы Вселенной.

Кроме того, BOOTES может заниматься мониторингом космического мусора и обследовать небо для выявления объектов, представляющих потенциальную угрозу человечеству.

Семинар по роботизированным автономным обсерваториям прошел в Малаге в седьмой раз и впервые после пандемии коронавируса, что обеспечило непосредственное присутствие участников. Первый такой семинар состоялся 14 лет назад.

Александр Задорожный