Новая весточка от гарвардского физика Ави Лёба
В новой исследовательской записке, которую я написал в соавторстве с Мауро Барбьери, мы указываем, что 22 января 2026 года межзвездный объект 3I/ATLAS будет выравниваться в пределах исключительно малого угла 0.69 градусов, по оси Земля-Солнце. Это редкое выравнивание обеспечивает уникальные обстоятельства для измерения нового эффекта, называемого "Оппозиционная волна' for the dust shed by 3I/ATLAS. Мы характеризуем геометрию выравнивания, намечаем ключевые научные возможности и обеспечиваем наблюдательные требования для сбора данных. Наблюдения до и после времени выравнивания предлагают беспрецедентную возможность, которая может не повторяться в течение десятилетий, для характеристики альбедо, структуры и состава.
Начнем с некоторой предыстории. 1 июля 2025 года система оповещения о столкновении астероидов с Землей (ATLAS) обнаружила межзвездный объект 3I/ATLAS. Последующие, а также предварительные наблюдения подтвердили его гиперболическую орбиту с эксцентриситетом e ≈ 6,139 и перигелием q ≈ 1,356 а.е., что подтверждает его межзвездное происхождение. Его межзвездная скорость относительно Солнца, составляющая 57,7 километров в секунду, велика по сравнению с двумя другими задокументированными межзвездными объектами: 1I/‘Oumuamua со скоростью 26,4 километров в секунду и 2I/Borisov со скоростью 32,3 километров в секунду.
Межзвездные объекты предоставляют уникальные возможности для изучения материалов из других звездных систем, включая внеземные технологии. Однако вокруг 1I/’Oumuamua не было обнаружено следов газа или пыли, а 2I/Borisov наблюдался только при фазовых углах относительно оси Солнце-Земля α > 16 градусов и никогда вблизи противостояния. В нашей статье указывается, что 22 января 2026 года в 13:00 UTC спутники 3I/ATLAS достигнут беспрецедентного положения, близкого к противостоянию.
В этот редкий момент Земля пройдет почти между Солнцем и кометой 3I/ATLAS. Фазовый угол α между осью Солнце-3I/ATLAS и осью Солнце-Земля достигнет значения 0,69 градуса. В отличие от типичных геометрий противостояния комет, которые часто длятся часами, 3I/ATLAS будет поддерживать α < 2 градуса в течение приблизительно одной недели, с 19 по 26 января 2026 года.
Согласно траектории, рассчитанной JPL Horizons, 22 января 2026 года 3I/ATLAS будет находиться на расстоянии r = 3,33 а.е. от Солнца (где 1 а.е. = расстояние Земля-Солнце), на расстоянии ∆ ≈ 2,35 а.е. от Земли и иметь звездную величину в V-диапазоне V ≈ 16,7 mag. Фазовый угол 3I/ATLAS останется небольшим в последующие годы по мере удаления от Солнца, но его яркость будет ниже, что потребует использования телескопов с большей апертурой. Например, в январе 2027 года: α ≈ 1,4 градуса, r ≈ 16 а.е., V ≈ 24 mag, а в январе 2028 года: α≈0,8 градуса, r≈28 а.е., V ≈25 mag.
При фазовых углах α < 10 градусов большинство тел Солнечной системы демонстрируют существенное увеличение яркости, называемое «всплеском противостояния». Этот всплеск возникает из-за двух физических эффектов:
• Затенение: (α > 2 градуса): Когда Солнце, объект и наблюдатель почти выровнены, тени, отбрасываемые частицами пыли, скрываются за ними. Это устраняет темные области, увеличивая яркость объекта.
• Когерентное обратное рассеяние: (α < 2 градуса): При очень малых углах свет, распространяющийся по обратным путям через пылевую среду, интерферирует конструктивно, создавая узкий пик яркости как следствие квантовой механики.
Амплитуда всплеска сильно зависит от альбедо рассеяния пылевых частиц ω0, а также от структуры и упаковки частиц. Угловая ширина всплеска ограничивает упаковку частиц: компактные частицы демонстрируют узкие всплески с полушириной порядка нескольких градусов, в то время как рыхлые фрактальные агрегаты демонстрируют широкие всплески с полушириной порядка десятков градусов.
На данный момент хорошо измеренный импульс противостояния наблюдается только у одной кометы: 67P/Чурюмов–Герасименко (как сообщается здесь). Импульс был зафиксирован космическим аппаратом Rosetta при α = 1,3–5 градусах, что дало ∆m = 0,15 ± 0,02 mag и очень темное альбедо с ω0 = 0,034 ± 0,007.
Для большинства комет Солнечной системы измерения импульса противостояния недоступны или неполны из-за большого значения минимального α. Предыдущая межзвездная комета 2I/Борисов никогда не наблюдалась при α = 16 градусах, что находится далеко за пределами режима импульса противостояния.
Кометная пыль проходит через родительский протопланетный диск, поэтому её микрофизическая структура может отличаться от структуры межзвёздной пыли. Амплитуда и ширина всплеска в фазе противостояния 3I/ATLAS могут дать ответы на следующие вопросы:
· Состав: преобладает ли в пыли, выброшенной 3I/ATLAS, углеродистый материал (низкое альбедо, ω0 ∼ 0,03) или в ней содержатся значительные фрагменты льда (высокое альбедо, ω0 ∼ 0,1–0,3), как предполагалось в моих статьях с Эриком Кето (здесь и здесь) на основании данных о её длинном антихвосте?
· Структура зёрен: Зёрна плотные (подверглись термической обработке) или представляют собой рыхлые фрактальные агрегаты (материал из первичного молекулярного облака)?
Уникальная геометрия противостояния 3I/ATLAS 22 января 2026 года обеспечивает узкое, но чётко определённое окно для наблюдений. Чтобы получить максимальную научную отдачу от совместных наблюдений, мы рекомендуем следующее:
· Временной охват: наблюдения должны проводиться в течение как минимум ±4 дней вокруг 22 января 2026 года, когда фазовый угол остаётся ниже 2 градусов. Такой расширенный охват позволяет отделить влияние фазового угла от внутренней изменчивости активности.
· Фотометрия: для обнаружения и определения характеристик нелинейной фазовой зависимости, связанной с оппозиционным всплеском, требуется высокоточная относительная фотометрия (≲0,03 звёздной величины на точку данных). На протяжении всей кампании наблюдений следует использовать апертуры одинакового размера и методы вычитания фона.
· Многоспектральные наблюдения: фотометрия как минимум в трёх широкополосных фильтрах (например, BV R, V RI, gri, riz) будет иметь большое значение. Зависимость фазовой кривой от длины волны позволяет провести важнейшую диагностику и отличить механизмы теневого экранирования от механизмов когерентного обратного рассеяния.
· Поляриметрия: линейные поляриметрические измерения вблизи минимального фазового угла позволят получить важные и независимые данные о структуре пылевых частиц и эффектах многократного рассеяния. Даже редкая поляриметрическая выборка значительно улучшит интерпретацию фотометрических данных.
Требования к апертуре: учитывая ожидаемую яркость (V ∼ 16,5–17 звёздных величин вблизи противостояния), телескопы с апертурой более 1 метра хорошо подходят для точной фотометрии, в то время как для поляриметрических измерений требуется апертура большего размера.
Для улучшения временной выборки и устранения пробелов в данных, связанных с погодными условиями, необходимы скоординированные наблюдения с нескольких площадок. Даже частичные наборы данных внесут значительный вклад в определение фазового угла редкого совпадения 3I/ATLAS с осью Земля — Солнце.
Будем надеяться, что многие наблюдатели, имеющие доступ к подходящим телескопам, воспользуются исключительной возможностью, которая представится нам благодаря редкому совпадению направления 3I/ATLAS с направлением Солнце — Земля. Соответствующие данные могут помочь расшифровать природу антихвоста 3I/ATLAS и разрешить другие аномалии, такие как его беспрецедентные поляризационные свойства (как сообщалось здесь).
© Перевод с английского Александра Жабского.