Комета Виртанена, сфотографированная во время сближения с Землёй в 2018 году.
Фото NASA.
Охотник за экзопланетами TESS преподнёс учёным сюрприз, показав, как комета выплюнула в космос тысячу тонн вещества. Астрономы ещё никогда не получали настолько детальных сведений об этом явлении. Возможно, теперь они наконец смогут разобраться в его природе.
Результаты наблюдений описаны в научной статье, опубликованной в издании Astrophysical Journal Letters учёными из Мэрилендского университета.
"Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали о миссии TESS. Напомним, что телескоп обозревает одну область неба в течение 27 дней, после чего переходит к другой площадке. При этом он делает снимок своего поля зрения каждые полчаса.
Основное назначение инструмента – поиск экзопланет. Но в его поле зрения попадают и другие объекты. И это настоящая удача для специалистов по разного рода вспышкам и другим скоротечным явлениям. 48 снимков в сутки в течение почти целого месяца позволяют отследить процесс в развитии, что довольно редко удаётся сделать с помощью других телескопов. Например, не так давно астрономы с помощью TESS наблюдали за драматичным процессом: разрыванием звезды чёрной дырой.
"TESS проводит почти месяц, снимая одну и ту же часть неба. Благодаря отсутствию смены дня и ночи и атмосферных помех мы имеем очень равномерный и длительный набор наблюдательных данных", – поясняет первый автор статьи Тони Фарнхэм (Tony Farnham).
В этот раз исследователи сосредоточились на кадрах, запечатлевших комету Виртанена (46P/Wirtanen). В конце 2018 года она приближалась к Земле и была особенно хорошо доступна для наблюдений.
"Когда кометы обращаются вокруг Солнца, они могут проходить через поле зрения TESS. Комета Виртанена была для нас главным приоритетом из-за её сближения [с Землёй] в конце 2018 года. Поэтому мы решили использовать её изображения на снимках TESS в качестве пробного примера, чтобы посмотреть, что мы можем из этого извлечь. Мы так и сделали и были очень удивлены!", – признаётся учёный.
Дело в том, что астрономам посчастливилось запечатлеть вспышку кометы, то есть кратковременное значительное увеличение её яркости.
Кометы светят отражённым солнечным светом. Значит, во время вспышки комета по какой-то причине начинает отражать больше излучения. Учёные до сих пор спорят, почему это происходит.
Напомним, что ядро кометы состоит из камней, пыли и льда (в основном водяного, но встречается также углекислый и метановый лёд). По мере приближения к Солнцу ядро кометы нагревается и льды испаряются, увлекая за собой пыль. Так образуется светящееся облако вокруг ядра кометы (кома) и её знаменитый хвост.
Возможно, вспышка случается, когда распространяющаяся по комете волна тепла достигает залежей каких-то веществ, особенно легко поддающихся испарению. Происходит выброс газа и пыли, и это облако отражает дополнительный свет, пока не рассеется.
Есть также версия, что дело в обрушении скал на поверхности кометы. Каменная махина покидает своё место, открывая свежий чистый лёд, который быстро испаряется и создаёт упомянутое облако.
Нельзя исключать, что оба механизма время от времени порождают вспышки, а также что здесь задействованы какие-то ещё явления. Чтобы выяснить это, нужны детальные наблюдения за развитием процесса, и теперь они наконец есть в распоряжении астрономов.
Вспышка на комете Виртанена произошла 26 сентября 2018 года. Она имела две фазы. Сначала произошло краткое (в течение часа) и не очень сильное увеличение яркости. Вероятно, в этот момент случился выброс кометного вещества. Затем яркость достаточно плавно нарастала в течение восьми часов. Это, полагают исследователи, было связано с разрастанием образовавшегося облака вещества. Достигнув максимума, блеск кометы медленно возвращался к норме в течение двух недель, по мере того как облако рассеивалось в космосе.
"Мы не можем предсказать, когда произойдут вспышки комет. Но даже если бы у нас была возможность запланировать эти наблюдения, мы не смогли бы добиться большего с точки зрения сроков. Взрыв произошёл всего через несколько дней после начала наблюдений, – рассказывает Фарнхэм. – Благодаря 20 дням очень частых снимков мы весьма легко оценили изменения яркости".
По предварительным расчётам исследователей, из ядра кометы было выброшено около тысячи тонн вещества, так что на нём должен был остаться 20-метровый кратер. Скорость выброса достигала 800 метров в секунду.
В дополнение к этому результату TESS обнаружил след кометы Виртанена, о котором никогда ранее не сообщалось. Поясним, что след кометы – это шлейф относительно крупных каменистых обломков. Хвост кометы можно сравнить с облаком дыма, а след – с кучей песка и гальки. В отличие от хвоста, который всегда направлен от Солнца, след не меняет своей ориентации в пространстве. Как полагают специалисты, большая часть массы, теряемой кометным ядром, приходится именно на след. Когда такое облако обломков попадает в атмосферу, случается метеорный поток.
Для выяснения механизма, который привёл к выбросу, необходим дополнительный анализ собранной информации. Также авторы надеются получить от TESS сведения о других кометах и, возможно, других вспышках.
"В той области неба, где TESS проводил эти наблюдения, есть как минимум четыре другие кометы. В данных первых двух лет [наблюдений] TESS ожидается в общей сложности около 50 комет. Из этих данных может многое получиться", – предвкушает Фарнхэм.
К слову, ранее "Вести.Наука" писали о комете, вращение которой замедляется рекордными темпами, и о том, как распадающуюся комету удалось рассмотреть с разных сторон.
