Небольшая комета озадачила астрономов, остановившись и изменив направление

Фото из открытых источников

Ученые наблюдали небольшую комету (комета 41P), которая полностью остановилась, а затем снова начала вращаться, но в противоположном направлении. Этот неожиданный поворот событий показывает, как быстро могут меняться эти ледяные космические объекты, и может помочь объяснить, почему некоторые небольшие кометы в конечном итоге распадаются и исчезают. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astronomical Journal.

Архивные снимки, полученные с помощью космического телескопа «Хаббл», мощной обсерватории, вращающейся вокруг Земли и получающей подробные изображения далеких объектов в космосе, отслеживали комету 41P/Таттл-Джакобини-Кресак по мере ее стабильного изменения яркости.

Дэвид Джуитт из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), засекая время повторов, создал часы вращения, основанные на изменениях яркости. В препринте Джуитта сообщалось о периоде вращения кометы в 14,4 часа в декабре, а остановка вращения произошла в начале июня 2017 года.

Одних только циклов изменения яркости недостаточно для определения направления вращения, поэтому только новые наблюдения могут подтвердить, в какую сторону теперь поворачивает комета. Наземные телескопы наблюдали за вращением кометы, которое увеличилось с 20 часов в марте 2017 года до более чем 46 часов к маю.

Замедление вращения кометы за 60 дней было более чем в десять раз больше, чем наблюдалось в любых предыдущих случаях. Ранее другая комета установила рекорд, когда период ее вращения, зафиксированный при детальном наблюдении, составил от 17 до 19 часов в течение 90 дней.

«Изменение направления вращения кометы — не редкость», — сказал Джуитт.

Комета, диаметр которой составлял приблизительно 0,97 километра, практически не оказывала сопротивления, когда на нее начинали воздействовать реактивные двигатели. Каждый выброс газа создавал крутящий момент — вращательную силу, которая изменяет скорость вращения, поскольку выходящий поток не уравновешивал ее.

Меньшая масса означала, что та же самая вращательная сила изменяла вращение гораздо быстрее, чем это происходило бы на более крупной комете. Со временем эта чувствительность может превратить небольшой стержень в объект, который либо успокаивается, либо разрушается.

Солнечный свет нагревает поверхность и заставляет лед превращаться в газ, питая выбросы, исходящие от активных комет. Учёные называют это явление сублимацией — превращением льда непосредственно в газ без таяния, — и оно начинается, когда поверхность нагревается.

Вместе с газом струи поднимали пыль, а поток оказывал обратное воздействие, вызывая завихрения всякий раз, когда вентиляционные отверстия были направлены не по центру. В отличие от твердого каменного астероида, рыхлая комета может реагировать настолько сильно, что ее состояние вращения меняется за несколько недель.

Активные струи были распределены неравномерно, поэтому самые мощные из них давили с одной стороны и определяли направление вращения. По мере поворота кометы солнечный свет перемещался по скалам и кратерам, активизируя одни струи и гася другие.

Когда большая часть тяги работала против существующего вращения, вращение замедлялось, и последующая корректировка могла восстановить вращение в обратном направлении. Даже небольшие изменения в направлении падения солнечного света могут изменить знак скручивания, что затрудняет прогнозирование с Земли.

Резкие изменения вращения могут не только сбить с толку астрономов, но и привести к тому, что комета расколется. С каждым более быстрым поворотом материал у поверхности испытывает более сильное притяжение наружу, и слабые обломки могут начать сползать.

Согласно новому анализу, измеренные крутящие моменты оказались достаточно сильными, чтобы комета могла распасться на части в течение нескольких десятилетий. После начала фрагментации облако газа и пыли может скрыть уцелевшее ядро, и наблюдатели не могут определить, что же на самом деле осталось.

Предыдущие путешествия вблизи Солнца, вероятно, вырезали лед с кометы, оставив более прочную корку, которая изменила направление утечки газа. К 2017 году интенсивность выбросов на поверхности значительно снизилась по сравнению с предыдущими периодами, что изменило баланс реактивных самолетов. 

Одна из версий, соответствующая цифрам и внешнему виду кометы, заключается в том, что комета 41P — это сохранившийся осколок более крупной родительской звезды. Если эти данные верны, то тот же процесс истончения может питать слабые, смещенные от центра вентиляционные отверстия, которые постоянно изменяют состояние вращения.

В 2028 году произойдёт ещё одно сближение, что даст астрономам возможность проверить, продолжала ли комета меняться. Этот момент называется перигелием — это ближайшая к Солнцу точка орбиты, и именно в это время обычно достигается пик активности тепловых струй.

Неудачные углы обзора могут скрывать твердое ядро в газовом облаке, но большие телескопы все равно способны отслеживать изменения. Четкие измерения в 2028 году покажут, ослабли ли эти силы после 2017 года или же комета по-прежнему нестабильна.

Вращательное напряжение предлагает практический способ обнаружения малых комет, даже если их орбиты заставляют их возвращаться на протяжении столетий. По мнению Джуитта, время износа после запуска оказалось намного короче, чем время, в течение которого 41P оставался на месте.

В случае обзоров неба такое несоответствие означает, что многие небольшие кометы могут исчезнуть до того, как кто-либо сможет измерить их достаточно точно, чтобы создать модель. Дальнейшие наблюдения позволят выяснить, является ли комета 41P исключением из правил, или же быстрые изменения вращения незаметно формируют популяцию комет.

Если рассматривать вращение кометы от начала до конца, то становится ясно, что ее крошечные размеры, неравномерные струи и хрупкая структура образуют единую цепную реакцию. Повторные проверки при следующем возврате покажут, исчезнет ли это явление или же индекс 41P движется к распаду.