Гость из дальнего космоса
Сделаное телескопом «Хаббл» фото межзвездной кометы Борисова C/2019 Q4, не связанной гравитационно с Солнцем / NASA, ESA, and D. Jewitt (UCLA)
Геннадий Борисов, астроном-любитель из Крыма, летом 2019 года попал в Книгу рекордов Гиннесса, открыв первую в истории человечества межзвездную комету. Весной того же года ядро дальнего космического тела было разрушено, вскоре после этого внеземной объект покинул Солнечную систему, вернувшись в межзвездные просторы. Уже в 2020 году Борисов совершил юбилейное открытие, обнаружив при помощи самодельного телескопа 10-ю комету С2020 Q1 Borisov. Как и в предыдущих случаях, ее назвали в его честь.
Как появилось скопление Оорта
Сегодня ученые уверены, что облако Оорта образовалось из газопылевой туманности, из которой позже сформировались планеты и другие тела нашей системы. Это произошло примерно 4,5 млрд лет тому назад. Причем первоначально объекты скопления располагались гораздо ближе к Солнцу, но позже они были «выброшены» на дальние орбиты мощной гравитацией планет-гигантов.
Облако Оорта представляет собой скопление из миллиардов ледяных и каменных объектов
Масса скопления достигла своего максимума приблизительно через 800 млн лет после появления. Согласно некоторым моделям, одним из главных «поставщиков» материала для него служил рассеянный диск. Наличие этого скопления прекрасно сочетается с гипотезой о формировании нашей системы, как части единого звездного кластера, состоящего из 200—400 звёзд. Вероятно, они сыграли существенную роль в образовании облака Оорта: звёзды тогда к Солнечной системе приближались гораздо чаще, чем сегодня.
Какую массу имеет Облако Оорта?
Популярная и всем известная комета Галлея – короткопериодическая комета. Один оборот вокруг Солнца она делает за 72 года. Но, возможно, изначально это была долгопериодическая комета. В этом случае она должна быть родом из облака Оорта. Если мы предположим, что комета Галлея является типичным объектом, который мы можем найти во внешней части Облака Оорта, то можно предположить, что масса облака составляет 3 x 10 25 кг. То есть в 5 раз больше массы Земли. Если предположить, что комета Галлея – это типичный объект облака. Что, конечно же лишь допущение.
После анализа состава комет, которые наблюдались в последнее время, ученые сделали вывод, что большинство объектов Облака Оорта состоят в основном из летучих соединений. Это вода, метан, этан, окись углерода, синильная кислота и аммиак. Также в космосе наблюдались некоторые астероиды, которые тоже в теории могли прибыть из этого региона. Возможно, что астероиды составляют 1 или 2% от общего количества объектов, присутствующих в облаке.
Что касается массы внутреннего диска Облака Оорта, то таких оценок пока нет. Вполне возможно, что этот регион является остатком протопланетного диска, из которого 4,6 миллиарда лет назад родилась Солнечная система. Не исключено, что находящиеся в нем объекты изначально были намного ближе к нашей звезде. И гравитационное взаимодействие с планетами-гигантами привело к тому, что они были выброшены на свои текущие орбиты. Которые гораздо более далекие и более эллиптические.
Что такое комета?
Комета West (C/1975 V1)
Мы можем думать о кометах как о «грязных снежках» космоса.
Эти небольшие тела Солнечной системы состоят в основном из льда, пыли и горных пород.
Их часто называют «остатками» формирования Солнечной системы.
И из-за этого они могут содержать подсказки о происхождении жизни и всего, что мы знаем!
Поскольку кометы вращаются вокруг Солнца так же, как и наша планета, будут времена, когда они будут намного ближе к этому желтому огненному шару.
Когда это происходит, тепло Солнца плавит лед и другие частицы кометы.
Затем она выпускает газы и облака пыли.
Эти вещи окружают комету большой атмосферой, называемой комой.
Также формируется хвост кометы, простирающийся на миллионы миль.
По состоянию на апрель 2021 года известно более 4000 комет.
Однако это лишь малая часть возможной общей популяции комет.
Ожидается, что больше их будет в поясе Койпера, и еще больше, около одного триллиона, в облаке Оорта.
Исторические свидетельства о появлении «звезд-гостий»
|
«Если при возникновении новых империй и других важных событий на Земле появлялись кометы или другие подобные звёзды,
Не всегда по летописям древних звездочётов можно понять — наблюдали они комету Понять можно только при наличии подробностей в описании, включая косвенные — Не исключено, что люди были свидетелями и более ярких вспышек, что нашло отражение Так же отлично может помочь рисунок — даже для бесписьменных времён, как это случилось с фиксацией кометы в Сирии. Некоторые кометы даже могут упасть на Землю или взорваться у ее поверхности —
Не исключены и случаи ещё более редкие, чем вспышки сверхновых — это прохождение мимо нашего светила
Может быть и другая «обманка», когда «звездой» называют видимое соединение двух ярких планет Например, всё лето 2020 года в южной половине неба в средних широтах Северного полушария довольно близко находились
Впрочем, все такие случаи (любой природы и конфигурации) слдует изучать и сопоставлять |
Будем здесь пополнять список всех наблюдений за яркими «небесными гостями»
(зафиксированными и в письменных источниках,
и в произведениях искусства, включая наскальные рисунки,
и в мифах) —
1) кометами,
2) невыясненными временными космическими объектами на звёздном небе (т.к. они могут быть кометами),
а также 3) сверхновыми, 4) проходящими звёздами с их планетами и 5) соединениями ближайших к нам планет
(т.к. все эти объекты могут влиять на динамику комет):
- 40000 лет до н.э. — Ладожский болид и «ядерная зима палеолита» (может, это не комета, а астероид?)
- (К?)
Примерно 12000 лет до н.э. — «Гудзонова комета» (которая могла быть и астероидом),
чей взрыв привёл к мезолитической катастрофе (гибели мамонтов)
и палеоиндейской культуры Кловис. - 4000 лет до н.э. — пролёт Сириуса «рядом» с Солнцем.
- XVIII век до н.э.?: «Авраамова» звезда, о которой сохранилось предание, что её видели в год рождения этого иудейского патриарха.
- 12 г. до н.э.: Комета Галлея — может это и есть «Вифлеемская звезда«?
- 30 г. до н.э.?: «Вифлеемская звезда» в год рождения Иисуса Христа.
-
369 г. нашей эры: в древнекитайских хрониках отмечено, что в созвездии
Кассиопея (гелиоцентрическая долгота 0-30°)
«явилась очень яркая звезда гостья». - (К) 1380 год — появление «волосатой звезды» перед Куликовской битвой.
- (В)
В ноябре 1572 г. датский астроном Тихо Браге увидел близ зенита в
Кассиопее яркую звезду необыкновенной величины.Она не имела хвоста, ее окружала некая туманность, она во всех отношениях походила на другие звезды
первой (большой) величины .
По блеску ее можно было сравнить только с Венерой.
Люди с хорошим зрением могли различить ее при ясном небе даже в полдень.
Ночью при облачном небе, когда другие звезды скрывались, новая звезда оставалась
видимой сквозь довольно густые облака . -
(К)
Большая комета 1811-1812 гг. (официальное обозначение C/1811 F1) была кометой,
видимой невооружённым глазом на небе 290 дней.
За ней последовало нашествие Наполеона с «двунадесятью языками» на Россию.Период обращения кометы вокруг Солнца был определён как 3100 лет,
т.е., она приближалась к Земле в 1288 году — за век до
Троянской войны.
История исследований
В древности люди с настороженностью и страхом относились к возникновению внеземных тел, связывая эти явления с надвигающимися трудностями и бедами.
Во времена Возрождения астроном из Дании Тихо Браге за счет своих исследований перевел комету в статус космических объектов, в то время как его коллега Лагранж двумя веками позже предположил, что рассматриваемые небесные тела сформировались после взрывов, произошедших на других планетах. Лаплас же придерживался мнения о происхождении комет из межзвездных просторов.
В промежутке между 1680–1681 годами юный Галлей созерцал в небе яркое внеземное тело, приближавшееся к Солнцу, а затем отдалявшееся от него, – это обстоятельство заставило его более детально исследовать явление, так как событие создало ряд противоречий в представлении о его прямолинейном движении.
Фото открытой астрономом Робертом Макнотом кометы C/2006 P1, отличительной чертой которой стал поразительно красивый хвост / S. Deiries/ESO
Впоследствии после ряда исследований и обсуждений, в том числе в компании Ньютона, Галлей создал книгу элементов орбит и сделал предположение, что внеземные тела, за которыми он наблюдал, в действительности являются одним и тем же космическим объектом с периодом обращения вокруг Солнца 74-76 лет. В 1758 году гипотеза Галлея подтвердилась — внеземное тело было названо в честь него после того, как пролетело близ Земли ровно через тот промежуток времени, что был указан астрономом.
Полноценное понимание того, что собой представляют обозреваемые космические тела, пришло в 1986 году, когда комета Галлея стала первым внеземным объектом, к которому отправились космические аппараты, «Bera-1» и «Bera-2». Благодаря установленным на них многочисленным датчикам ученые получили изображения и информацию о составе оболочки, также выяснилось, что ядро — это обычный лед с вкраплениями частиц пыли.
103P/Хартли
- Перигелий: 12 октября (зв. вел. 8,4)
- Максимальное сближение с Землей: 26 сентября (зв. вел. 8,3)
- Где наблюдать: Оба полушария
- Прогноз видимости: В перигелии комета будет удачно расположена на небе для наблюдателей в Северном полушарии. В Южном полушарии она будет находиться намного ниже, но ее все равно можно будет увидеть. Комета будет видна в небольшой телескоп или большой бинокль уже в конце сентября.
- Описание: 103P/Хартли — короткопериодическая комета, открытая астрономом Малкольмом Хартли в 1986 году в обсерватории Сайдинг-Спринг, Австралия. 4 ноября 2010 года космический аппарат НАСА “Deep Impact” пролетел на расстоянии 700 км от кометы и отослал на Землю фотографии ее ядра, по форме напоминающего арахис.
Облако Оорта очень гибкое
Внешние границы Облака Оорта попадают в область, где гравитация Солнца находится в прямой конкуренции с гравитационными эффектами Млечного Пути и звездных скоплений. Из-за этого Облаку Оорта приходится постоянно то растягиваться в одном направлении, то сжиматься в другом под действием приливных сил галактического гравитационного поля. Это «перетягивание каната» считается основным механизмом, который сбивает некоторые объекты с их относительно стабильных орбит, превращая их в долгопериодические кометы. Расстояние (100 000—200 0000 а.е.), на котором гравитация Солнца уступает свое влияние гравитации Млечного Пути, называют «приливным радиусом усечения».
Кометы из Облака Оорта могут исчезнуть
Вскоре после того, как Ян Оорт разработал модель, предсказывающую, сколько долгопериодических комет из Облака Оорта попадет во внутреннюю часть Солнечной системы, он заметил, что на самом деле перемещается гораздо меньше комет, чем предсказывала его модель.
Сегодня известно, что количество комет, которые попадают во внешнюю Солнечную систему, намного превышает количество комет, попадающих во внутреннюю Солнечную систему. Однако ни один известный динамический процесс не может объяснить эту особенность; вопрос остается открытым.
Возможные объяснения включают разрушение комет в результате их столкновений с газовыми гигантами и их спутниками, фрагментацию, вызванную приливными напряжениями, или истощение всего летучего материала в ядре некоторых комет, что сделало бы такие объекты практически невидимыми.
Происхождение
Кометы являются остатками образования планет. Предполагается, что они прилетают из облака Оорта – области за поясом Койпера, достигающего межзвездного пространства до 40-150 тыс. а.е. Миллиарды этих космических тел или только их ядра могут там находиться. Из-за гравитационных возмущений звезд ядра иногда выбрасываются внутрь Солнечной системы.
Из-за испарения под влиянием Солнца с поверхности, кометы
теряют массу, чем ближе к звезде – тем сильнее. Средняя продолжительность жизни
типичного объекта составляет около 100 циклов, пока он окончательно не
распадется. Некоторые метеорные потоки можно считать распадающимися «хвостатыми
звездами».
Когда комета Галлея пролетит мимо Земли в следующий раз?
Тем, кому не посчастливилось увидеть возвращение кометы в 1986 году, придется довольно долго ждать, когда комета Галлея прилетит к Земле – до 28.06.2061 года. После этого снова она появится на небосводе 27.03.2134 года. Проверить расчеты астрономов удастся еще не скоро, а пока остается только наблюдать за её перемещением, анализировать результаты прошлых исследований и генерировать новые гипотезы относительно происхождения. Что касается вероятности столкновения, то, по данным ученых, этого никогда не произойдет, во всяком случае, если орбита Земли не поменяется или не случится других глобальных изменений.
На дальних рубежах Солнечной системы
Где заканчивается наша звездная система? Еще пятьдесят лет назад ученые сказали бы, что ее пределы находятся за орбитой Плутона. Сегодня астрономы полагают, что размеры куда больше: они совпадают с границами гравитационного влияния Солнца и составляют несколько световых лет. Таким образом, наша система гораздо больше, чем орбиты самых отдаленных планет. «Вояджерам» понадобится еще тысячи лет, чтобы действительно выйти в межзвездное пространство.
Сразу за орбитой Нептуна начинается пояс Койпера. Его внутренняя граница находится на расстоянии примерно в 30 а. е. от Солнца, внешняя – отстоит на 55 а. е. от нашего светила. Космические тела в поясе Койпера в основном состоят из замерзшего метана, воды и аммиака. Через пояс Койпера проходят орбиты множества карликовых планет.
Пояс Койпера и облако Оорта. Хорошо видны орбиты короткопериодичных и долгопериодичных комет, прилетающих во внутренние области Солнечной системы из этих скоплений
Еще дальше находится Рассеянный диск, который частично перекрывается с поясом Койпера. Он является основным источником короткопериодичных комет. Их примером может служить комета Галлея, которая приближается к Земле один раз в 75 лет. За поясом Койпера расположено облако Оорта. Его внешний край проходит по сфере Хилла.
Орбита и особенности движения
Комета Галлея имеет ряд особенностей передвижения. К сожалению, проанализировать траекторию ее прошлых передвижений сейчас нельзя. Все расчеты производили на основе последних нескольких ее появлений.
Расчёты появлений кометы
Полученные данные о движении Галлеи основываются на наблюдениях, проведенных в течение последних 100 лет.
Орбита движения Галлеи имеет эллиптическую форму. Комета движется со скоростью 70 км/с. Это рекорд среди небесных тел такого вида.
Анализ периодичности кометы Галлея
Комета появляется над Землей с периодичностью в 75-76 лет. Ее последнее появление состоялось 09.02.1986 г. по расчетам ученых, в следующий раз она появится над Землей в 2061 г.
Появления кометы Галлея
Появление Галлеи – довольно частое явление, если сравнивать с другими такими же небесными телами. Особенность этой кометы в том, что во время своего движения она пролетает достаточно близко к поверхности Земли.
Известные кометы
Самой яркой кометой двадцатого века стала комета Хейла-Боппа. Ее открыли в 1995 году, а через два года она стала видимой на небе невооруженным глазом. В небесном пространстве ее можно было наблюдать больше года. Это намного дольше, чем сияние других тел.
В 2012 году учеными была обнаружена комета ISON. По прогнозам, она должна была стать самой яркой, но, подойдя к Солнцу, не смогла оправдать ожидания астрономов. Однако ее прозвали в СМИ «кометой века».
Самой знаменитой является комета Галлея. Она сыграла важную роль в истории астрономии, в том числе помогла вывести закон тяготения. Первым ученым, описавшим небесные тела, был Галлилей. Его сведения не раз обрабатывались, вносились изменения, добавлялись новые факты
Однажды Галлей обратил внимание на очень необычную закономерность появления трех небесных тел с промежутком в 76 лет и перемещающиеся почти на одной траектории. Он сделал вывод, что это не три разных тела, а одно
Позже Ньютон использовал его расчеты для построения теории гравитации, которая получила название теории всемирного тяготения. Последний раз комету Галлея видели на небе в 1986 году, а следующее ее появление будет в 2061.
В 2006 году Роберт Макнот открыл одноименное небесное тело. По предположениям, оно не должно было ярко светиться, однако при сближении с Солнцем комета начала быстро набирать яркость. Через год она стала светиться ярче Венеры. Пролетая вблизи Земли, небесное тело устроило настоящее зрелище для землян: ее хвост изогнулся на небе.
Прочие интересные факты о кометах
- В древние времена появление на небе кометы расценивалось как дурное предзнаменование. Считалось, что она предвещает войны и катастрофы.
- Лишь незначительная часть комет приближается к Земле на расстояние, достаточное для того, чтобы увидеть их невооружённым взглядом.
- Кометы представляют потенциальную угрозу для Земли.
- Учёные считают, что вода на земной шар могла попасть с помощью кометы.
- Комету Хякутакэ обнаружили всего за пару месяцев до сближения её с землёй.
- Юпитер из-за своей огромной массы нередко меняет траекторию движения комет.
- В ядре сосредоточено около 90% массы кометы.
- Ежегодно открывается около 5 новых комет.
- В настоящее время обнаружено свыше 6 тыс. комет.
- Всего зафиксировано около 400 короткопериодических комет.
Кометы из Облака Оорта
Полагают, что эти объекты спокойно дрейфуют в Облаке Оорта, пока не выйдут из привычного маршрута из-за гравитационного толчка. Так они становятся долгопериодическими кометами и наведываются во внешнюю систему.
Сравнение размеров облака Оорта и Пояса Койпера
Орбита короткопериодических комет охватывает пару сотен лет, а вот у долгопериодических растягивается на десятки тысяч лет. Первые прибывают из пояса Койпера, а вторые – гости из облака. Но есть исключения.
Есть кометы Юпитера и Галлея. Вторые короткопериодические, но пребывают из Облака Оорта. Ранее они обладали длительным периодом, но попали под воздействие газового гиганта.
Основная информация о небесном теле
Входя в группу короткопериодичных, комета Галлея имеет вытянутую форму, напоминающую картофелину, а в её составе присутствуют метан, вода, углерод, аммиак и ряд других веществ, в частности, силикатов, вкрапленных в лед. Под воздействием солнечныхлучей, которое постепенно усиливается, льдистая масса расплавляется, в результате чего образуется газопылевое облако, которое называют хвостом. Главное, что нужно знать о комете Галлея:
- масса составляет 2,2⋅1014 килограмм;
- размеры — 15×8×8 километров;
- структура ядра – рыхлая, включает обломки;
- средние показатели плотности — 600 кг/м³;
- альбедо (количество отражаемого солнечного света) – 4%;
- диаметр хвоста – до 1 миллиона километров;
- расстояние обнаружения – от 11 а.е.
Согласно примерным подсчетам на нынешней орбите небесное тело находится примерно 16-200 тысяч лет, а происхождение связывают с поясом Койпера. Точные возрастные параметры рассчитать сложно из-за отсутствия полей гравитации. Есть версия, что родиной кометы является облако Оорта вокруг Солнечной системы.
Правила присвоения имён
Кометам, которые удалось зафиксировать, обязательно дают названия. До XX века удавалось открыть относительно малое количество этих космических тел, поэтому и имена им давали солидные, включающие в себя следующие данные:
- год обнаружения;
- порядок открытия, обозначаемый буквой латинского алфавита;
- моменты прохождения перигелия, обозначаемые римской цифрой;
- фамилию первооткрывателя (иногда их бывает два и даже три).
Пример названия по всем правилам выглядит так — 1957 f =1957 IX (комета Латышева-Вильда-Бэрнхема). Иногда в номенклатуре не ограничивались даже такими подробными данными и включали в название дополнительные уточнения, например, о яркости или сезоне года. Так появилась «Большая январская комета 1910 года».
В январе 1995 года от таких пространных наименований отказались. Теперь они звучат лаконично, например, «Большая январская комета 1910 года» по новым правилам называется просто С/1910 А1. Расшифровывается это таким образом:
- С означает, что комета долгопериодическая. Если бы она была короткопериодической, использовалась бы буква P, исчезнувшие или разрушившиеся обозначаются D, а те, у которых орбита ещё не вычислена, — X. Кометы, перепутанные с астероидами, обозначают префиксом А.
- 1910 — год обнаружения.
- А свидетельствует о том, что открытие произошло в первой половине января. Соответственно, В означало бы, что обнаружение датируется второй половиной января, С — периодом с 1 по 15 февраля и так далее со всеми буквами латинского алфавита, кроме I и J (их можно перепутать с цифрой 1).
- 1 означает, что среди всех комет, открытых в период с 1 по 15 января, эта была первой.
Другие космические объекты Облака Оорта
Немезида — коричневый карлик, формирующий облако Оорта
После не совсем ясного обнаружения на периферии Солнечной системы твёрдой планеты, в несколько раз большей
нашей Земли (такие космические объекты называют «суперземлями»), были высказаны разные версии о ее орбите.
Самая, наверное, обоснованная, что эта закойперовская планета находится между
Плутоном и Седной, но ближе к последней.
Были и другие преддположения, одно из которых — что это коричневый карлик, который расположен в 20 000 астрономических единицах
от Солнца.
Может про суперземлю в облаке Оорта это и не так, но мысль плодотворная.
Ведь вполне может быть, что облако Оорта и стабилизируется некой звездой-спутником Солнца — мифической Немезидой,
существование которой обнаруживается по ее влиянию на орбиту Седны — пока самой дальней
карликовой планетой в Солнечной системе, расположенной в 5 раз дальше пояса Койпера.
