Международная группа ученых детально задокументировала 16 вспышек кометы 12P/Pons–Brooks во время ее недавнего возвращения. Работа, которую провели ученые — одна из самых детализированных в описании вспышек периодических комет. Она не только помогла рассчитать потерю массы, но и добавила данные для изучения поведения комет, a также формирования и эволюции метеороидных потоков. Поведение кометы и методологию анализа наблюдений ученые опубликовали в статье в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Мы предполагаем, что общая масса кометы составляет 1,03 × 10¹⁶ кг. С помощью численной модели удалось рассчитать, что в результате вспышек с июля 2023-го по август 2024-го комета потеряла от 10¹⁰ до 10¹³ кг вещества. В таком случае на потери приходится примерно 0,001–0,1 % ее массы. Это кажется много по земным меркам (для сравнения 10¹³ кг — это примерно 10 кубических километров воды или озеро Ильмень), но для комет это в пределах нормы. Учитывая, что кометы испаряются при каждом сближении с Солнцем, такие потери ожидаемы», — рассказывает соавтор наблюдений, доцент Университета Хельсинки и Уральского федерального университета Мария Грицевич.
Во время вспышек комета выбрасывает лед (H₂O, CO₂, CO), пыль и газ. Как поясняет соавтор работы, профессор Жешувского университета (Польша) Марцин Весоловски, вспышка — это внезапное увеличение яркости кометы.
«Непосредственные причины вспышек до сих пор не полностью объяснены. В литературе предложено много различных механизмов, но ни один из них не объясняет полностью все морфологические особенности, связанные с вспышкой. Упрощенно эти механизмы можно разделить на две группы. В первой рассматриваются внешние механизмы, например, столкновения кометы с другим небольшим небесным телом. Вторая группа предполагает активность внутренних механизмов, напрямую связанных со структурой ядра кометы, например, механизм давления, разрушение подповерхностных полостей, лавинный механизм и образование локальных оползней», — перечисляет Марцин Весоловски.
Эти механизмы разрушают поверхностный слой кометы, добавляет ученый. В результате образовавшихся трещин увеличивается скорость сублимации захваченного льда, что приводит к выбросу пористых пыле-ледяных агломератов в кому. В этом случае падающий солнечный свет рассеивается более эффективно, что приводит к увеличению яркости кометы, то есть ее вспышке.
Не до конца изучена и морфология вспышек, говорят ученые. Механизмы, связанные с кометными вспышками, обычно включают разрушение фрагмента поверхности кометы, в результате чего из ядра в кому выбрасывается значительное количество газа и пыли. Этот процесс выделения газа способствует увеличению плотности и расширению комы, окружающей ядро, что кардинально меняет внешний вид и поведение кометы. Выброшенный материал, состоящий из летучих газов и частиц пыли, усиливает рассеяние солнечного света на пористых частицах пыли и льда, что приводит к общему увеличению яркости кометы во время вспышки. Благодаря этому масштабные вспышки происходят даже не на самых ярких кометах. Наблюдать за такими вспышками можно и с Земли при помощи бинокля или даже невооруженным глазом.
Наблюдения и расчеты ученых, с одной стороны, помогли оценить потери вещества, а с другой — понять механизмы, вызывающие кометные вспышки. Для оценки массы, выбрасываемой во время вспышек, астрономы использовали различные инструменты, в том числе сеть BOOTES, и численную модель, основанную на законе Погсона. Подход учитывает такие факторы, как амплитуда вспышки, активная площадь поверхности во время спокойного испарения и сечение рассеяния кометных агломератов. Модель итеративно рассчитывала выброшенную массу, принимая во внимание влияние различных типов льдов — таких как H₂O и CO₂, которые определяют активность сублимации.
«Полученные нами данные помогают лучше понять эволюцию ядер комет и процессы формирования пылевых следов, предоставляют важную информацию о термодинамических процессах, управляющих эволюцией комет. Это в итоге способствует изучению их долгосрочного поведения и что не менее важно — сформированных метеороидных потоков. Формирование потока метеороидов — это постепенный процесс, растянутый на несколько орбит кометы, поскольку выброшенные частицы следуют своим орбитальным траекториям. Со временем эти потоки могут пересекать атмосферы планет, включая Землю или Венеру, что приводит к наблюдаемым метеорным потокам. Примером этого явления является связь между кометой 12P/Pons-Brooks и декабрьским метеорным потоком Каппа Дракона, который обычно наблюдается с 29 ноября по 13 декабря», — рассказывает Мария Грицевич.
Наблюдения за кометой 12P/Pons-Brooks представляют собой одно из самых детализированных документированных исследований такой активности у периодической кометы, что дает редкую возможность уточнить понимание механизмов вспышек, добавляет Грицевич.
В планах научной группы — оценить долгосрочную динамику потока метеороидов, выброшенных кометой во время зарегистрированных вспышек. Полученные данные позволят более точно предсказывать аналогичные события и у других активных комет.
Отметим, исследователи также предложили шестиступенчатую классификацию кометных вспышек, учитывающую изменения яркости кометы. Эта схема позволит стандартизировать описание вспышек и поможет другим ученым систематизировать сравнение подобных явлений у разных комет.
В состав научной группы вошли сотрудники Университета Хельсинки, Шведского института космической физики, Уральского федерального университета, Жешувского университета, Института астрофизики Андалусии и Университета Малаги. От УрФУ участие в работе принимала сотрудник лаборатории Extra terra consortium, созданной при финансовой поддержке по программе «Приоритет-2030».
Справка
12P/Pons–Brooks — это периодическая яркая комета с орбитальным периодом около 71 года. Первый раз эту комету открыл в июле 1812 года Жан-Луи Понс в Марсельской обсерватории. Позже, в 1883 году, во время ее следующего появления, ее наблюдал Уильям Роберт Брукс. Следующее появление кометы ожидается примерно в 2095 году. Во время последнего возвращения международной группе ученых удалось детально задокументировать 14 вспышек с июня 2023-го по июнь 2024-го на гелиоцентрических расстояниях от 4,26 а.е. до 0,85 а.е. После прохождения перигелия летом 2024 года были зафиксированы еще две вспышки на расстояниях 1,20 а.е. и 2,26 а.е.
Радиус ядра кометы — 17 ± 6 км. Предположительная плотность — 500 кг/м3. Приблизительная масса — 1,03×10¹⁶ кг.
Уральский федеральный университет — один из ведущих вузов России, расположен в Екатеринбурге. Участник проекта по созданию кампусов мирового уровня — части национального проекта «Молодежь и дети», реализуемого Минобрнауки России. Университет — участник государственной программы поддержки российских вузов «Приоритет-2030», выступает инициатором создания и выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы».