Кометы. Странники Солнечной системы - Леонид Владимирович Еленин

почти сотня комет и обнаружены некоторые различия. Оказалось, что короткопериодические кометы семейства Юпитера обеднены молекулами углеродной цепи. В их составе преобладают цианиды (обычно в соотношении используется цианорадикал CN относительно двухатомной частицы углерода (диуглерода C2). Ученые сходятся во мнении, что подобные тела являются первоначальными и древнейшими объектами Солнечной системы.

И хотя, обобщая, я всегда пишу «газово-пылевые», ученые четко разделяют собственно газовую и пылевую комы. Да, они, безусловно, переплетены и взаимодействуют между собой, но их свойства различны. Газовая кома лучше описывается законами гидродинамики, а на ее «течение» влияет не только воздействие солнечного ветра, но и возмущения при перемешивании с «пылинками» различного размера, а также тот факт, что ледяные частички сами могут высвобождать молекулы воды. Этот процесс очень сложен для расчетов и лишь в последние десятилетия вычислительная техника позволила создавать такие модели. Ну и конечно, во внешних слоях газовой атмосферы главенствующую роль играет Солнце, причем, кроме образования хорошо видимых хвостов, ультрафиолетовое излучение нашей звезды продуцирует и еще более циклопические структуры – водородные оболочки комет, об истории открытия которых я рассказал в предыдущей главе. В 1986 году космический аппарат «Джотто» зафиксировал ионы водорода на расстоянии 7,8 миллиона километров от ядра кометы Галлея; при том, что диаметр Солнца составляет 1,39 миллиона километров. А спустя десять лет космический аппарат SOHO обнаружит, что радиус водородного гало кометы Хейла – Боппа превышает среднее расстояние от Земли до Солнца!

Но вернемся к коме. Исследуя ее неоднородности, можно морфологически описать несколько характерных структур. К примеру, «джеты» (jets) – часто встречающиеся структуры выбросов газа и пыли, которые впервые были замечены с помощью ультрафиолетового спектрофотометра советского космического аппарата «Вега-2». Среди них выделяются долгоживущие спиральные джеты, которые могут простираться на 60 тысяч километров. Эти вихри обладали диаметром более трех тысяч километров и существовали более недели! Они наблюдались как у кометы Галлея в 1986 году, так и в марте-апреле 1997 года у кометы Хейла – Боппа. Непосредственно вблизи ядра, на расстоянии нескольких тысяч километров, могут быть видны ассиметричные «оболочки» (shells), или «кольца», возникновение которых до конца не понятно. Скорее всего, они связаны с динамикой и возмущением более плотной внутренней («околоядерной») пылевой комы. У кометы Хякутакэ, которая в марте 1996 года пролетела на расстоянии всего 0,1 астрономической единицы от Земли, отчетливо наблюдались галосы, или «арки» (arcs). Эти находящиеся за ядром (относительно направления на нашу звезду) образования, выгнутые в противоположную от Солнца сторону, судя по текущим численным моделям, возникают из-за скачков плотности сверхзвуковых выбросов газа из ядра, подобно «кольцам» в форсажной струе реактивного двигателя. Безусловно внутренние структуры кометной комы тесно связаны с активностью и вращением самого ядра. Моделированию этих сложных процессов посвящены немало научных статей, описание которых не входит в рамки этой книги. Но отдельно я все же хочу упомянуть структуру, говорящую о том, что с ядром кометы что-то происходит.

И обычно это «что-то» говорит о начавшемся необратимом процессе его распада. Тогда на снимках, особенно после применения специального алгоритма обработки – фильтра Ларсона – Секанины, названного в честь придумавших его исследователей комет Стивена Ларсона[58] и Зденека Секанины[59], перед внешней границей комы, направленной к Солнцу, становятся отчетливо видны «крылья» (wings) – ударные волны, скорее всего, вызванные столкновением солнечного ветра с высокоскоростным единовременным выбросом большого количества газа и пыли из разрушившегося ядра. При этом внешняя кома принимает форму «зонтика». Гибель ядра подтверждается также изменением морфологии внутренней комы: она постепенно вытягивается и в некоторых случаях может принимать каплевидную форму с длинным, хорошо различимым «жалом», образованным тяжелыми пылевыми частицами разрушившегося ядра кометы, которые не могут быть быстро выброшены вовне давлением солнечного света. Подобный сценарий наблюдался у многих распавшихся комет, к примеру в точности «как по учебнику» происходил распад короткопериодической кометы P/2010 V1 (Ikea-Murakami), который я наблюдал в ноябре 2010 года.

А в завершение рассказа о природе комет мы поговорим о самой, наверное, красивой их составляющей – длинных и прекрасных хвостах. Они практически всегда направлены в противоположную от Солнца сторону и подразделяются на несколько типов. Эту классификацию еще в XIX веке предложил выдающийся русский ученый Федор Александрович Бредихин[60]. Он разделил все хвосты на три типа: I – ионный или газовый, II и III – пылевые, но состоящие из разных по размеру пылинок. В XX веке его идеи развил русский, а позже советский астроном Сергей Владимирович Орлов. Он вполне логично свел число типов хвостов к двум, классифицируя их по физическому процессу образования. Давайте поподробнее коснемся этого вопроса.

К первому типу, как и у Бредихина, относятся хвосты, состоящие из ионизированного солнечным ультрафиолетовым излучением газа из положительно заряженных ионов и свободных электронов. Солнечный ветер на огромных скоростях «сдувает» этот материал с головы кометы, и образуется протяженный, нередко превышающий в длину 100 миллионов километров хвост, который всегда, как космический флюгер, направлен в противоположную от Солнца сторону. Чтобы описать наблюдательные данные, Орлов вводит два подтипа: I0 – так называемые лучистые хвосты, у которых прямолинейные лучи точно симметричны относительно оси хвоста. В подобных структурах ускорение вещества максимально и скорость частиц может превышать тысячу километров в секунду. К общему подтипу I относятся иррегулярные хвосты, ось симметрии которых обычно немного смещена в противоположную от направления движения кометы сторону (во внешнюю сторону относительно орбиты кометы). Именно в подобных хвостах наблюдаются различные структуры, похожие на струи, изломы, вызванные неоднородностью потоков солнечного ветра, и сконденсированные облачные образования, состоящие из плазмы, которые могут двигаться со скоростью свыше двух тысяч километров в секунду!

Ко второму типу хвостов относятся оба бредихинских «пылевых» типа, снова разделенных на два подтипа. II0 – это хвосты, сильно изогнутые в противоположную от направления движения кометы сторону. В подобных хвостах часто можно различить хорошо заметные поперечные «полоски», называемые синхронами. Это следы синхронного, отсюда и название, выброса пыли в одном направлении и с примерно равной скоростью. Хорошим примером служит широкий «полосатый» веерообразный хвост кометы Макнота (C/2006 P1), или Великой кометы 2007 года. К подтипу II относятся широкие и относительно прямые пылевые хвосты, практически не отклоненные от орбиты кометы и содержащие в себе «массивные» частицы пыли размером в десятки и даже сотни микрометров. Разница в поведении двух типов пылевых хвостов заключается, как вы уже, наверное, догадались, в размере и массе самих пылинок. Эти частицы практически не испытывают влияния солнечного ветра, который формирует газовый хвост, а подвержены воздействию лишь давления солнечного света и гравитации Солнца. Малые частицы легко уносятся световым давлением, хотя их ускорение в тысячу раз меньше, чем у вещества в ионных хвостах. Тяжелые частицы менее интенсивно «выдуваются» давлением света,