Используя данные со спутника по наблюдению за транзитом экзопланет НАСА (TESS), астрономы из Университета Мэриленда (UMD) в Колледж-Парке, штат Мэриленд, захватили четкую последовательность изображений от начала до конца взрывного выброса пыли, льда и газов во время близкого приближения кометы 46P/Wirtanen в конце 2018 года. Это самое полное и детальное на сегодняшний день наблюдение за образованием и рассеиванием естественного выброса кометы. Члены команды сообщили о своих результатах в выпуске Астрофизического журнала «Astrophysical Journal Letters» от 22 ноября.
«TESS провел почти месяц, снимая одну часть неба. Без дневных или ночных перерывов и атмосферных помех мы получаем очень равномерный и длительный набор данных», — сказал Тони Фарнхем, исследователь в области UMD отдела астрономии и ведущий автор исследовательской работы. «Когда кометы вращаются вокруг Солнца, они могут проходить через поле зрения TESS. Wirtanen была для нас самым главным приоритетом из-за ее близкого прохождения в конце 2018 года, поэтому мы решили использовать ее появление для снимков TESS в качестве тестового примера, чтобы увидеть, что мы могли из этого извлечь. Мы так и сделали и были очень удивлены!»
«Несмотря на то, что TESS является генератором для обнаружения планет, вращающихся вокруг ярких звезд, его наблюдения позволяет создать столь захватывающее дополнительное наблюдение», — говорит ученый проекта TESS Пади Бойд из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Поскольку данные TESS быстро публикуются через архив космических телескопов НАСА имени Микульского (MAST), интересно наблюдать, как ученые определяют, какие данные им интересны, а затем занимаются всеми видами дополнительной интуитивной науки за пределами экзопланет».
Нормальная активность кометы управляется солнечным светом, испаряющим льды с поверхности ядра, а истекающие газы тянут пыль с ядра формируя кому. Однако многие кометы, как известно, испытывают случайные спонтанные вспышки, которые могут значительно, но временно увеличивать свою активностью. В настоящее время неизвестно, что вызывает вспышки, но они связаны с условиями на поверхности кометы. Был предложен ряд потенциальных триггерных механизмов, в том числе тепловое событие, при котором волна тепла проникает в карман очень летучих льдов, вызывая быстрое испарение льда и вызывая взрыв активности или механическое событие, когда скала разрушается, подвергая свежий лед воздействию прямых солнечных лучей. Таким образом, исследования поведения вспышки, особенно на ранних стадиях, которые трудно уловить, может помочь нам понять физические и тепловые свойства кометы.
Хотя Wirtanen приблизился к Земле 16 декабря 2018 года, вспышка произошла раньше при его заходе на посадку, начиная с 26 сентября 2018 года. Первоначальное усиление вспышки произошло в две отдельные фазы, с часовой вспышкой, за которой следовал второй этап, который продолжал становиться ярче на протяжении 8 часов. Эта вторая стадия, вероятно, была вызвана постепенным распространением кометной пыли от вспышки, что заставляет пылевое облако отражать больше солнечного света в целом. После достижения максимальной яркости комета постепенно исчезала в течение двух и более недель. Поскольку TESS делает подробные, составные изображения каждые 30 минут, команда смогла просмотреть каждую фазу в мельчайших деталях.
«Имея довольно частые снимки за 20 дней, мы смогли очень легко оценить изменения яркости. Именно для этого и был разработан TESS, чтобы выполнять свою основную работу в качестве геодезиста экзопланет», — сказал Фарнхем. «Мы не можем предсказать, когда произойдут вспышки комет. Но даже если бы у нас была возможность запланировать эти наблюдения, мы бы не смогли добиться большего с точки зрения времени. Вспышка произошла всего через несколько дней после начала наблюдений».
Команда произвела приблизительную оценку того, сколько материала могло быть выделено в результате выброса — около одного миллиона килограммов, что могло бы оставить кратер на комете длиной около 20 метров. Дальнейший анализ оцененных размеров частиц в пылевом хвосте может помочь улучшить эту оценку. Наблюдение за большим количеством комет также TESS поможет определить, является ли многоэтапная вспышка редким или обычным явлением при вспышках комет.
TESS также впервые обнаружил след пыли Wirtanen. В отличие от хвоста кометы — остатки газа и мелкой пыли, которые следуют за кометой и растут по мере приближения к Солнцу, — след кометы — это поле более крупных обломков, которые прослеживают орбитальный путь кометы, когда она движется вокруг Солнца. В отличие от хвоста, который меняет направление и идет от солнечного ветра, ориентация следа остается более или менее постоянной во времени.
«След более точно следует за орбитой кометы, в то время как хвост смещен от нее, так как он отталкивается от солнечного радиационного давления. Что важно в следе, так это то, что он содержит большую часть кометы», — сказал Майкл Келли, младший научный сотрудник отдела астрономии UMD и соавтор исследовательской работы. «Хвостовая пыль очень мелкая, очень похожа на дым. Но пыль от следа намного больше — больше похожа на песок и гальку. Мы думаем, что кометы теряют большую часть своей массы через свои следы пыли. Когда Земля сталкивается с пылевым следом кометы, мы получаем метеорные потоки».
В то время как текущее исследование описывает первоначальные результаты, Фарнхэм, Келли и их коллеги с нетерпением ждут дальнейшего анализа Wirtanen, а также других комет в поле зрения TESS. «Мы также не знаем, что вызывает естественные вспышки, и это в конечном итоге то, что мы хотим выяснить», — сказал Фарнхем. «В той же части неба, где TESS проводил эти наблюдения, есть по крайней мере четыре другие кометы, и в общей сложности около 50 комет ожидается в течение первых двух лет. Из этих данных можно получить очень много нужной и интересной информации».
Иллюстрация к статье:
Обсуждение