Как распадаются ледяные объекты с окраины Солнечной системы - давняя загадка
Кометы из морозильной камеры Солнечной системы часто не переживают своего первого столкновения с Солнцем. Теперь один ученый думает, что знает почему: Солнечное тепло заставляет некоторые космические снежки вращаться так быстро, что они разваливаются.
Это предположение может помочь решить многолетнюю загадку о том, что разрушает многие «долгопериодические» кометы, сообщает астроном Дэвид Джуитт в исследовании, представленном 8 августа на arXiv.org. Долгопериодические кометы возникают в облаке Оорта, сфере ледяных объектов на окраине Солнечной системы (SN: 18 августа 2008 г.). Те, кто пережил свое первое путешествие вокруг Солнца, как правило, проходят мимо нашей звезды только раз в 200 лет.
“Эти вещи стабильны там, в облаке Оорта, где никогда ничего не происходит. Когда они приближаются к солнцу, они нагреваются, начинается ад, и они разваливаются», - говорит Джуитт.
Голландский астроном Ян Оорт впервые предположил, что облако Оорта является кометным резервуаром в 1950 году. Он понял, что многие из его комет, приблизившихся к Земле, были первыми посетителями, а не вернувшимися путешественниками. Что-то уносило кометы, но никто не знал что.
Одна из возможностей заключалась в том, что кометы умирают, сублимируя всю свою воду, когда они приближаются к солнечному теплу, пока ничего не останется. Но это не соответствовало наблюдениям за кометами, которые, казалось, физически распадались на более мелкие части. Беда была в том, что за этими разрывами трудно наблюдать в режиме реального времени.
«Распады действительно трудно наблюдать, потому что они непредсказуемы и происходят быстро», - говорит Джуитт.
Он столкнулся с этой трудностью, когда пытался наблюдать за кометой Леонарда, яркой кометой, устроившей захватывающее шоу зимой 2021-2022 годов. Джуитт подавал заявку на наблюдение за кометой с помощью космического телескопа Хаббл в апреле и июне 2022 года. Но к февралю комета уже распалась. «Это был тревожный звонок», - говорит Джуитт.
Итак, Джуитт обратился к историческим наблюдениям за долгопериодическими кометами, приближавшимися к Солнцу с 2000 года. Он выбрал тех, чье производство водяного пара было косвенно измерено с помощью прибора под названием SWAN на космическом корабле НАСА SOHO., чтобы увидеть, как быстро кометы теряли массу. Он также выбрал кометы, движение которых отклонялось от их орбит вокруг Солнца. Эти движения являются результатом струй водяного пара, которые толкают комету, подобно тому, как шланг для распыления воды шлепает по саду.
В результате у него осталось 27 комет, семь из которых не пережили своего самого близкого сближения с Солнцем.
Джуитт ожидал, что наиболее активные кометы быстрее всего распадутся, выпустив из них всю воду. Но он обнаружил обратное: оказалось, что наименее активные кометы с самыми маленькими грязными ядрами-снежками подвергались наибольшему риску распада.
«Вообще-то, будучи маленьким ядром рядом с Солнцем, вы умираете, - говорит Джуитт. «Вопрос в том, почему?»
Дело не в том, что кометы были разорваны гравитацией Солнца - они не подошли для этого достаточно близко. И просто сублимировать до тех пор, пока они не выдохнутся, было бы слишком медленной смертью, чтобы соответствовать наблюдениям. Кометы также вряд ли столкнутся с чем-либо еще на просторах космоса и таким образом развалятся на части. И предыдущее предположение о том, что давление внутри комет нарастает до тех пор, пока они не взорвутся, как ручная граната, не имеет смысла для Джуитта. Он говорит, что верхние несколько сантиметров материала кометы будут поглощать большую часть солнечного тепла, поэтому будет трудно нагреть центр кометы достаточно, чтобы это сработало.
Лучшее из оставшихся объяснений, по словам Джуитта, - это вращательное разрушение. Когда комета приближается к Солнцу и ее вода нагревается достаточно, чтобы сублимировать, формируются струи водяного пара, которые заставляют ядро вращаться, как фейерверк колеса Екатерины. Меньшие ядра легче толкать, чем большие, поэтому они легче вращаются.
«Они просто вращаются все быстрее и быстрее, пока не перестанут иметь достаточную прочность на растяжение, чтобы держаться вместе», - говорит Джуитт. «Я почти уверен, что именно это и происходит».
Эта смертельная скорость вращения на самом деле довольно низкая. Он подсчитал, что вращение со скоростью около полуметра в секунду может стать занавесом для кометы километрового размера. «Ты можешь идти быстрее».
Но кометы хрупки. Если вы держите перед лицом комету размером с кулак, чих уничтожит ее, говорит планетолог Налин Самарасинха из Института планетологии в Тусоне, которая не участвовала в исследовании.
Самарасинха считает предложение Джуитта убедительным. «Несмотря на то, что размер выборки невелик, я думаю, что это действительно что-то происходит». Но эти кометы могут быть уничтожены и другими вещами, говорит он, и Джуитт соглашается.
Самарасинья ждет новых наблюдений за кометами, которые могут начаться, когда обсерватория Веры Рубин начнет исследовать небо в 2023 году. Идея Джуитта «может быть проверена наблюдениями через десять или два десятилетия».