В кінці квітня астрономи Північної півкулі очікували появи на вечірньому небі комети C/2021 O3 (PanSTARRS), яка мала вийти з-поза Сонця й навіть стати видимою неозброєним оком. Численні спостерігачі наводили свої телескопи на те місце, де мала перебувати «хвостата зірка»… та лише на знімках, зроблених на сутінковому небі за допомогою 4-метрового рефлектора Ловеллівської обсерваторії, вдалося роздивитися слабку туманність 9-ї зоряної величини — на 5 величин (у сотню разів!) слабше, ніж передбачалося.
Тим часом значно слабша короткоперіодична комета Гонди-Мркоса-Пайдушакової (45P/Honda-Mrkos-Pajdušáková), відома тим, що у двох своїх попередніх поверненнях у 2011 та 2017 роках вона пролітала недалеко від Земли, теж з’явилася з-поза Сонця. Цього разу її відділяла від нас цілком солідна відстань порядку 1,5 а.о., і астрономи небезпідставно вважали, що вона залишиться слабким об’єктом, доступним лише потужним інструментам. Однак у середині травня відразу кілька спостерігачів відзначили різке збільшення її блиску майже до 7-ї величини замість передбаченої 10-ї, тобто приблизно у 15 разів.
Важкий норов «хвостатих зірок»
Про причини спалахів і згасань комет астрономи поки можуть лише здогадуватися. Космічні апарати вже зближалися з вісьмома «хвостатими зірками» і передали знімки ядер шести з них, але лише поблизу однієї — комети Чурюмова-Герасименко (67P/Churyumov-Gerasimenko) — зонд Rosetta знаходився досить довго, щоб зареєструвати перебіг нестаціонарних процесів у кометному ядрі. На жаль, за весь час його роботи жодних значних «спалахових» подій із цією кометою не сталося.
Перші спалахи комет почали зауважувати у другій половині XVIII століття, коли астрономи розгорнули регулярні спостереження цих об’єктів. В листопаді 1892 року була відкрита комета Голмса (17P/Holmes), причому, як уже відомо, це сталося під час одного з її славетних «вибухів» — інакше важко назвати події, при яких яскравість небесного тіла за кілька годин зростає майже на 10 зіркових величин, тобто у кілька тисяч разів. 24 жовтня 2007 року її видимий блиск несподівано піднявся с 14,5ᵐ до 2,8ᵐ (тобто її випромінювання посилилось у 48 тис. разів), і комету стало видно неозброєним оком як «зайву» зірку в сузір’ї Персея. Пізніше викинута при спалаху газова хмара розширилася та перетворилася на дивовижну сяючу «медузу».
«Вибухи» комети Голмса відбуваються нерегулярно та непередбачувано, як і менші за масштабами спалахи інших «хвостатих зірок», що трапляються ще рідше. Лише в останні десятиліття вчені отримали у своє розпорядження досить потужні засоби спостереження та статистичний матеріал, які дозволяють зробити припущення стосовно того, що може бути причиною подібних явищ.
Причини кометних «феєрверків»
Основну частину часу комети проводять на віддалених від Сонця ділянках своїх орбіт. Головні події в їхньому житті розпочинаються у процесі наближення до світила та проходження перигелію. Кометні ядра прогріваються, леткі речовини, що входять до їхнього складу, починають інтенсивно випаровуватися. Тут нас очікують перші сюрпризи, оскільки ці речовини мають температуру кипіння, яка сильно відрізняється: якщо водяний лід у вакуумі починає випаровуватися (сублімуватися) при 0°C, то аміаку з вуглекислим газом такого сильного «нагріву» вже не потрібно, а метан, чадний газ і сірководень узагалі переходять у газову фазу в умовах глибокого холоду. Якщо у крижаній брилі є включення, наприклад, метану, воно може випаруватись і розірвати навколишній лід, викликавши швидкий масивний викид газу.
Не варто також забувати, що, крім летких речовин, у кометних ядрах присутній ще й пил — дрібні частинки мінералів і висококиплячих органічних сполук. Оскільки маси комет зазвичай невеликі, їхня гравітація не перешкоджає тому, щоб цей пил відлітав у космічний простір разом із газами. Якщо орбіта «хвостатої зірки» проходить неподалік від земної, викинуті порошинки можуть потрапити в атмосферу нашої планети, формуючи метеорний потік. Але якщо пилу в кометі виявиться занадто багато, він починає вести себе по-іншому.
В умовах космічного вакууму навіть при невеликому нагріванні порошинки легко злипаються, утворюючи досить щільну кірку згори окремих ділянок або й усього кометного ядра. З одного боку, ця кірка майже чорна, завдяки чому вона інтенсивно поглинає сонячне світло та ще сильніше нагрівається. З іншого боку, її теплопровідність доволі низька. Однак леткі речовини під нею все одно поступово випаровуються, і в якийсь момент тиск утворених газів «прориває» кірку. Виникаючі при цьому газові струмені (джети) неодноразово реєстрував апарат Rosetta. Вчені припускають, що більш масштабні події такого типу можуть мати наслідком різке зростання загального блиску комети.
Схожий результат може мати зіткнення кометного ядра з невеликим «небесним каменем». Цей варіант уже перевірений експериментально. 4 липня 2005 року американський космічний апарат Deep Impact скинув на комету Темпеля-1 (9P/Tempel) 370-кілограмовий мідний снаряд, що врізався у неї зі швидкістю 10,3 км/с. Через кілька годин після удару наземні спостерігачі зареєстрували збільшення загального блиску комети на півтори зоряні величини, тобто приблизно вчетверо.
Однак планетологи називають і більш екзотичні причини кометних спалахів. Деякі з них відбуваються далеко від Сонця, де занадто мало енергії для «живлення» таких масштабних подій. Отже, вся необхідна енергія має міститися в кометному ядрі. Вважається, що водяний лід у ньому присутній в аморфній формі, й іноді з не зовсім зрозумілих причин він може почати перетворюватися на кристалічну модифікацію — ту, до якої ми звикли в земних умовах. Енергетика цього процесу досить висока, щоб пояснити деякі «кометні феєрверки». Але не всі.
Існує також припущення, що у складі кометних ядер є звичайні вибухові речовини. Вони утворюються там за мільярди років впливу космічних променів і високоенергетичного випромінювання, які розщеплюють на атоми молекули води. Утворений водень як більш легкий і летючий елемент, швидко «вислизає» в навколишній простір, а кисень далеко від Сонця залишається в замерзлому вигляді. Однак у кометах містяться ще й органічні сполуки, головним компонентом яких є вуглець. Суміші такої органіки з рідким киснем у техніці відомі як оксиліквіти і можуть бути використані як найпростіша вибухівка.
Підтвердити чи спростувати цю гіпотезу міг посадковий апарат Philae, скинутий зондом Rosetta на ядро комети Чурюмова-Герасименко. На жаль, він здійснив посадку в незапланованому місці та не зміг ефективно виконати свою наукову програму.
Коли комети згасають
Найрозповсюдженіша причина згасання комети — повний розпад її ядра. Таке вже спостерігалося неодноразово, історично першим прикладом стала яскрава комета Біели (3D/Biela), яка почала розпадатися в 1846 році, а до 1866-го цей процес в основному завершився, і від «хвостатої зірки» залишився на згадку лише метеорний потік Андромедід. Дуже часто комети розпадаються під час тісних зближень із Сонцем: його потужне випромінювання викликає сильне нагрівання та майже вибухоподібне випаровування летких речовин.
Втім, можливий і інший варіант, коли ядро залишається в цілісності, але його летюча компонента з часом вичерпується, й воно втрачає здатність формувати кому та хвіст — головні ознаки комети. На відміну від розпаду, що є незворотним процесом, у цьому разі ще можливе подальше «оживлення». Наприклад, якщо десь у глибині пластів пилу лишилися включення водяного, вуглекислотного чи метанового льоду, вони можуть у певний момент прогрітись і почати випаровуватися. Також їх може «витягнути на поверхню» зіткнення ядра з метеоритом. У більшості випадків це буде спостерігатися з Землі як спалах.
Якщо концентрація нелетких сполук у кометному ядрі велика, його «запечатування» пилом може статися навіть при першому «підльоті» до Сонця. Щось подібне відбулося, наприклад, із кометою Остіна навесні 1990 року. Замість того, щоб досягти передбаченої нульової зоряної величини та стати яскравим об’єктом вечірнього неба, вона ледве дотягла до 4-ї величини та спостерігалася з великими труднощами. Спектри цього небесного тіла вказували на сильну запиленість коми. Ймовірно, основна частина порошинок лишилася на поверхні ядра, утворила теплоізолюючу кірку й істотно послабила випаровування летких речовин.
Подальші дослідження
«Згаслі» комети, що рухаються короткоперіодичними орбітами, є чудовими цілями для космічних апаратів. У 2024 році Японське агентство космічних досліджень JAXA збирається організувати місію DESTINY до астероїда Фаетон (3200 Phaethon) — батьківського тіла потужного метеорного потоку Гемінід — для перевірки його кометної природи. Це буде пролітна місія, що не передбачає відправки на астероїд посадкового апарату.
Ще більш цікавим об’єктом є незвичайна комета Швассмана-Вахмана-1 (29P/Schwassmann-Wachmann). Її орбіта близька до колової та повністю лежить за межами орбіти Юпітера — в області простору, де більшість «хвостатих зірок» значної активності не виявляють. Але ця комета примудряється спалахувати в середньому понад 7 разів на рік, причому зростання її блиску може сягати 5 зоряних величин. Причина такої «неспокійної» поведінки досі лишається загадкою для астрономів. Відомо, що ядро 29P/Schwassmann-Wachmann має розмір близько 60 км, і воно обертається навколо своєї осі винятково повільно, роблячи один оберт за 57 діб. При спалахах із ядра викидаються значні кількості пилу.
Перші пропозиції відправити до комети Швассмана-Вахмана-1 автоматичного розвідника з’явилися ще 1987 року. Нарешті, у 2019-му NASA прийняла до розгляду проєкт Chimera з датою старту у 2025-2026 роках, що передбачає вихід зонда на орбіту навколо цієї комети. На жаль, проєкт сильно загальмувався через пандемію COVID-19 і має досить мало шансів на реалізацію. Однак наукова спільнота продовжує його просувати, наголошуючи на потенційній цінності отриманої інформації для подальших досліджень малих тіл Сонячної системи.
Звичайно, істотну роль у подібних дослідженнях грають аматорські спостереження. Часто саме непрофесійні астрономи першими помічають спалахи комет і повідомляють про ці події, привертаючи до них загальну увагу. А в наш час, коли любителі мають доступ до чутливих ПЗЗ-матриць і досить потужних телескопів у режимі віддаленого доступу, цінність даних, які вони отримують, багаторазово зростає. Іноді вони якісно доповнюють інформацію, що передається космічними апаратами — як це було, наприклад, у ході місії Deep Impact. Причому це не єдиний і, очевидно, не останній приклад такої співпраці.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
