4.6. Кометы, «царапающие Солнце»

4.6. Кометы, «царапающие Солнце»

Вокруг сияющего света,

Что вечно льет источник дня,

Кружатся легкие кометы,

Как мотыльки вокруг огня.

Несясь среди планетной сферы,

Они недолго в ней живут,

Семьи небесной эфемеры,

Они свиданья с Солнцем ждут.

Н. Морозов

Первой обнаруженной кометой, прошедшей близко от Солнца, была так называемая Великая комета 1680 года (C/1680 V1) — первая комета, открытая с помощью телескопа немецким астрономом Готфридом Кирхом. Ее орбита, рассчитанная с помощью теории тяготения Ньютона, оказалась проходящей очень близко к Солнцу. Следующей кометой, «царапающей Солнце» (Sun-grazing comet), стала комета С/1843 D1 — Великая мартовская комета. Она была обнаружена в начале февраля 1843 г. и была видна до конца апреля того же года. В 1880 г. возле Солнца появилась комета C/188 °C1 — Великая южная комета. А в 1882 г. сразу несколько комет наблюдались около Солнца с интервалом в несколько месяцев. Открытие кометы X/1882 K1 — Кометы затмения 1882 года — стало полной неожиданностью для астрономов. 17 мая 1882 г. во время солнечного затмения наблюдатели в Египте заметили яркую полоску света рядом с Солнцем. По случайному стечению обстоятельств затмение совпало по времени с прохождением кометой своего перигелия. Только благодаря этому она и стала известной, поскольку комета является неяркой и при других условиях не видна на фоне Солнца. Иногда комету X/1882 K1 еще называют кометой Тевфика, в честь правителя Египта того времени.

^{Рис. 4.20. Великая сентябрьская комета 1882 года [Клейн, 1898]}

Великая сентябрьская комета 1882 года — C/1882 R1 (рис. 4.20) — была открыта независимо сразу несколькими людьми, так как при своем появлении в начале сентября того года, буквально за считанные дни до прохождения перигелия, она была заметна даже без специального оборудования. Комета быстро набирала яркость и вскоре (16–17 сентября) стала видимой при свете дня и даже просвечивала сквозь легкие облака. После прохождения перигелия она оставалась яркой в течение нескольких недель. В октябре ее ядро, похоже, разделилось сначала на два, а потом на 5 фрагментов. Комета С/1882 R1 предположительно является частью кометы X/1106 C1, которую наблюдали Аристотель и Эфор в 371 г. до н. э. Кометы C/1843 D1 и C/1882 R1 были наиболее яркими в XIX в. Немецкий астроном Генрих Крейц в своих работах (1888, 1891, 1901 гг.) показал, что кометы 1843, 1880, 1882 годов являются частями некогда одной большой кометы. Эти кометы стали называть кометами семейства Крейца. В его работах было показано, что комета С/1680 V1 не принадлежит к семейству комет Крейца. В XX в. было открыто еще несколько околосолнечных комет — C/1945 X1 (комета дю Туа), C/1963 R1 (комета Перейры), C/1965 S1 (комета Икея — Секи), C/1970 K1 (комета Уайта — Ортиза — Болелли), которые также принадлежат семейству Крейца.

До недавнего времени была возможна ситуация, когда даже яркая комета Крейца могла пройти возле Солнца незамеченной, если ее перигелий приходился на промежуток с мая по август. В это время года для наблюдателя с Земли Солнце будет закрывать почти всю траекторию кометы, и та может быть видимой только близко от Солнца и только при условии, что будет очень яркой. После 1970 г. яркие кометы Крейца более не появлялись. Однако в течение 1980-х годов посредством двух спутников, исследующих Солнце, были неожиданно открыты несколько новых членов семейства: 10 из них открыты спутником P78–1 (Solwind) в 1979–1984 гг., еще 10 — спутником SMM (Solar Maximum Mission) в 1987–1989 гг.

4.6.1. SOHO-кометы. С запуском солнечной обсерватории SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) 2 декабря 1995 г. стало возможно проводить постоянные наблюдения околосолнечного пространства. С 1996 г. телескоп находится на околосолнечной орбите в точке Лагранжа L1 и постоянно ведет мониторинг процессов, происходящих на Солнце. Он круглосуточно делает снимки Солнца, и эти снимки позволяют следить за солнечными пятнами и регистрировать выбросы вещества с поверхности Солнца. В поле зрения камер SOHO попадает не только атмосфера Солнца, но и его окрестности, в частности кометы, огибающие Солнце или сгорающие в его атмосфере. Поэтому, хотя телескоп SOHO не был предназначен для поиска комет, он используется и для этих целей (см. рис. 4.21 на вклейке).

Внезатменный коронограф LASCO, установленный на борту солнечной обсерватории SOHO, позволил ученым регулярно получать изображения областей небесной сферы, труднодоступных для наблюдений с Земли из-за их близости к Солнцу. Оказалось, что в непосредственной близости от Солнца появляется неожиданно много комет.

^{Рис. 4.22. Орбиты комет семейства Марсдена (проекция на плоскость эклиптики) [Терентьева, Барабанов, 2008]}

В открытии комет может участвовать каждый. Поиск SOHO-комет на снимках, регулярно и оперативно выкладываемых в Интернете на сайте http://soho.nascom.nasa.gov/, стал любимым занятием многочисленных астрономов-любителей. Пятисотая комета была открыта в Интернете 14 августа 2002 г. любителем астрономии из Германии Райнером Крахтом (Rainer Kracht). 1000-я (а также 999-я) комета была обнаружена итальянским любителем астрономии, учителем Тони Скармато (Toni Scarmato) 5 августа 2005 г. Многие из астрономов-любителей, специализирующихся на поиске комет в Интернете, демонстрируют высокую результативность. Так, 10 октября 2006 г. житель Китая Бо Чжу (Bo Zhou) «открыл» в Интернете свою 30-ю комету, ставшую одновременно 1200-й SOHO-кометой. Юбилейная пятисотая SOHO-комета, открытая Райнером Крахтом, стала его 63-й «личной» кометой. 25 июня 2008 г. с помощью полученных солнечной обсерваторией SOHO данных была открыта «юбилейная», полуторатысячная комета. Согласно сегодняшним оценкам, примерно 85 % всех комет, обнаруженных SOHO, относятся к так называемой группе Крейца и представляют собой результат фрагментации гигантской кометы, разрушившейся, вероятно, много столетий назад (см. раздел 4.6.3). В перигелии эти кометы приближаются к Солнцу на расстояние 1,5 млн км — это в сто раз меньше, чем расстояние от Земли до Солнца и составляет примерно диаметр самого Солнца.

4.6.2. Семейства околосолнечных комет. На сегодняшний день все околосолнечные кометы можно разделить на 4 большие группы в зависимости от их орбитальных параметров: кометы семейства Крейца (самая многочисленная группа), семейства Марсдена, семейства Крахта, семейства Мейера. Параметры семейств представлены в табл. 4.5; на рис. 4.22 для примера показаны орбиты семейства Марсдена.

Таблица 4.5. Параметры семейств околосолнечных комет [Knight, 2008]

^{Примечание. Приведены параметры средних орбит для каждой из групп: q — перигелийное расстояние, e — эксцентриситет, ? — аргумент перигелия, ? — долгота восходящего узла, i — наклонение орбиты.}

4.6.3. Происхождение околосолнечных комет. В своих работах Марсден [Marsden, 1989] обобщил сведения об околосолнечных кометах и попытался найти прародительницу этих комет. Он предположил, что почти все кометы, «царапающие Солнце», образовались от одной большой кометы, которая распадалась при каждом приближении к Солнцу. Это предположение в какой-то степени подтверждается наблюдениями кометы Икея — Секи в 1956 г. Японские астрономы, используя коронограф при наблюдениях, увидели, как комета Икея — Секи перед прохождением своего перигелия разделилась на 3 части. Все кометы, которые исследовал Марсден, имели схожие параметры орбиты (наклонение –144°, долгота перигелия 280–282°). Марсден обнаружил, что кометы можно разделить на 2 группы со схожими орбитальными параметрами, и объяснил это явление тем, что группы образовались в различные моменты времени, а общим телом могла быть комета, которую наблюдали Аристотель и Эфор в 371 г. до н. э. Из исследований Марсдена выпадает комета 1680 года, которая не может быть отнесена ни к одной из групп. Либо она образовалась задолго до распада кометы-прародительницы, либо она вообще не связана с этой «первокометой». Как видно из табл. 4.5, есть еще 59 комет, которые пока не отнесены ни к одной группе.

4.6.4. Связь SOHO-комет с метеорными роями с малым перигелийным расстоянием. В проблеме происхождения метеорных роев с малым перигелийным расстоянием наши знания остаются фрагментарными. В особенности это касается метеорных роев на орбитах небольших размеров (типа Ариетид и Геминид). Лебединец предложил и математически обосновал механизм образования короткопериодических метеорных роев такого типа [Лебединец, 1985]. Он показал, что кометные орбиты больших размеров могут трансформироваться в орбиты малых размеров метеорного типа в процессе испарения ледяных ядер комет под действием реактивного торможения. Альтернативный механизм образования метеорных орбит малого размера рассматривался на основе тесных сближений с внутренними планетами [Terent’eva and Bayuk, 1991; Andreev et al., 1990]. Источником дополнительных сведений в решении этой проблемы могут быть открытые в последнее время SOHO-кометы.

Таблица 4.6. Ассоциации метеорных роев с SOHO-кометами

^{Примечание. Теоретический кометный радиант дан для сближения кометной орбиты с земной при Все угловые величины для кометы даны на эпоху 2000,0, для метеорного роя — на эпоху 1950,0.}

Среди более чем четырехсот метеорных и болидных роев (по оптическим и телевизионным наблюдениям) оказалось всего 20 роев с перигелийным расстоянием q 6 0,26 а.е. Исследование, проведенное в ИНАСАН [Терентьева, Барабанов, 2008], показало, что из 20 роев связь с SOHO-кометами могут иметь 2 метеорных роя: Скорпиониды и ?-Виргиниды (табл. 4.6). С кометой C/SOHO (2001 D1), возможно, связан метеорный поток Скорпиониды [Терентьева, 1963; 1966] с большой площадью радиации, действующий с 1 по 19 мая (максимум активности 12 мая) (табл. 4.6). С этой же кометой может быть связан и АСЗ 2005 HC4, чья кометная активность пока не обнаружена, но элементы его орбиты и теоретический радиант близки к элементам орбиты и теоретическому радианту кометы C/SOHO (2001 D1). Комета имеет аппульс (точка на орбите кометы, ближайшая к орбите планеты) с орбитой Земли 26 марта в районе восходящего узла орбиты при расстоянии 0,0577 а.е., а при расстоянии 0,210 а.е. 8 мая (второе сближение орбит) теоретический кометный радиант сходен с радиантом потока Скорпиониды, в котором регистрируется много ярких метеоров и болидов. Для обоих моментов сближения кометной орбиты с земной по радиолокационным наблюдениям в Могадишо, Гарварде, Харькове, Обнинске и Аделаиде в общей сложности было выявлено 155 орбит метеорных тел, связанных с кометой C/SOHO (2001 D1). Два больших роя метеорных тел встречают Землю с 21 по 29 марта и с 3 по 21 мая. На рис. 4.23 представлено распределение радиантов майских радиометеоров. Скорее всего, мы имеем дело с достаточно широким (более 0,2 а.е.) роем метеорных тел, действующим непрерывно в течение двух месяцев.

^{Рис. 4.23. Распределение радиантов майских радиометеоров, связанных с кометой C/SOHO (2001 D1) (QQ? — эклиптика) [Терентьева, Барабанов, 2008]}

^{Рис. 4.24. Распределение радиантов радиометеоров, связанных с семейством Марсдена (QQ? — эклиптика) [Терентьева, Барабанов, 2008]}

Таким образом, короткопериодические метеорные рои могут образовываться на почти параболических кометных орбитах с малым перигелийным расстоянием q. Уменьшение размеров орбиты, даже от почти параболической до орбиты столь малых размеров, что ее афелийное расстояние оказывается около 2 а.е. (а возможно, и меньше), происходит при очень умеренном торможении частиц при выбросе из ядра кометы. Кроме того, в ИНАСАН были обнаружены обширные рои метеорных тел, связанные также с семействами SOHO-комет, а не только с отдельными SOHO-кометами.

По радиолокационным наблюдениям (в Аделаиде, Гарварде и Обнинске) [Lindblad, 1991] была найдена 191 орбита метеорных тел, связанных с кометным семейством Марсдена. Рисунок 4.24 иллюстрирует распределение радиантов этих радиометеоров. Весь рой мелких метеорных тел, порождающий сумеречный поток метеоров, встречает Землю в течение 20 дней, с 2 по 22 июня.