Астрономы обнаружили редкое явление в поведении кометы: её ядро сначала замедлило вращение до полной остановки, а затем начало вращаться в противоположную сторону. Это наблюдение было получено при анализе архивных снимков, сделанных Hubble Space Telescope в 2017 году. Такое поведение кометы ранее не фиксировалось так ясно, и теперь оно даёт новый материал для изучения физики газовых струй и механизмов, формирующих движение малых тел в Солнечной системе.
Как был замечен разворот
Комета, известная под обозначением 41P/Tuttle‑Giacobini‑Kresák (сокращённо 41P), наблюдалась с помощью телескопа Hubble после периода, когда её не было видно на небе. Анализ снимков показал, что её период вращения — время, за которое ядро делает один оборот — изменился настолько, что оно сначала остановилось, а затем начало вращаться в противоположном направлении.
Этот вывод основан на изменениях яркости кометы, фиксируемых в так называемом световом кривом (lightcurve) — графике изменения блеска объекта с течением времени. Кометы не являются идеальными сферами, поэтому при вращении их яркость периодически меняется: разные участки поверхности отражают разное количество света. Эта периодичность позволяет астрономам оценивать скорость вращения.
Почему вращение изменилось
Изменение вращения кометы связано не с внешними «столкновениями», а с реактивным действием газовых струй — так называемым outgassing (выброс паров с поверхности ядра). Поверхность кометы нагревается Солнцем, ледяные участки переходят в газообразное состояние, и образующиеся струи газов вырываются из трещин и кратеров.
Если эти струи распределены по поверхности неравномерно, то они действуют как микродвигатели, создавая изгибающий крутящий момент. Поскольку масса кометы очень мала, такие силы, действующие непрерывно в одном направлении, могут значительно изменить её вращение за сравнительно короткий срок.
В случае 41P сначала outgassing привёл к тому, что период вращения увеличился с примерно 20 часов до 53 часов, а затем, вероятно, в отсутствие наблюдений он прошёл через нулевое значение и стал вращаться в обратную сторону.
Механика такого разворота
У комет очень маленькие ядра — у 41P радиус оценивается примерно в 500 м — и они состоят из рыхлой смеси льда, пыли и пористых материалов. Поэтому даже слабые, но устойчивые газовые струи способны влиять на вращение.
Вращение кометы связано не только с её текущей формой, но и с распределением активных участков на поверхности. Если активные источники газов находятся смещённо относительно центра масс, то реактивный выхлоп будет создавать крутящий момент, изменяющий вращение. Такие процессы способны:
-
замедлять вращение, когда крутящий момент противодействуют первоначальному движению;
-
ускорять вращение, если направления совпадают;
-
полностью остановить и развернуть вращение, если суммарный крутящий момент по времени изменяет знак.
Что это означает для будущих наблюдений
Такой разворот вращения — редкость для комет, и именно архива Hubble позволил учёным документально подтвердить этот процесс. Этот отсчёт стал редким наблюдательным примером того, как активность кометных газовых выбросов может радикально изменять динамику ядра.
Эксперты считают, что подобные явления могут быть важны для понимания:
-
эволюции кометных ядер в ходе прохождения их орбит вокруг Солнца;
-
влияния солнечного нагрева на маленькие тела;
-
динамической истории поверхности комет, которая со временем меняет область активности.
Подтверждение и дальнейшая проверка
Исследование, опубликованное в препринте на сервере arXiv, подтверждает, что у кометы 41P действительно произошёл поворот вращения вследствие сил, вызванных газообразованием на поверхности. Учёные, анализировавшие данные, выводят, что эффекты дегазации для малых тел в Солнечной системе могут быть гораздо сильнее, чем ранее считалось.
Размер ядра, его рыхлая структура и шаги по изменению активности поверхности указывают на то, что такие процессы могут приводить не только к изменению вращения, но и к поверхностной модификации или даже разрушению ядра при повторяющихся циклах.
Почему это важно для науки
Изучение динамики вращения комет важно потому, что:
-
кометы — это остаточные тела ранней Солнечной системы, несущие записи об условиях, существовавших миллиарды лет назад;
-
динамика их ядер отражает процессы, которые влияют на их долговечность и эволюцию;
-
анализ взаимодействия солнечного света, газообразования и движения ядер помогает совершенствовать модели поведения малых тел.
Такие наблюдения расширяют наши представления о том, что даже мелкие объекты в космосе подвержены сложным механическим воздействиям, и что простые модели «твёрдого вращения» могут не описывать всех аспектов их динамики.
Перспектива будущих наблюдений
Комета 41P ожидает следующего прохождения перигелия в феврале 2028 года, когда она вновь приблизится к Солнцу и станет доступной для наблюдений. Учёные планируют снова отслеживать её активность и вращение, чтобы сопоставить новые данные с теми, что получены ранее.
Такой «повторный визит» позволит уточнить, насколько устойчиво изменённое вращение и как работает outgassing в разные периоды орбитального движения, что усилит понимание механизмов, управляющих поведением кометных ядер.
Заключение
Редкий разворот вращения, зафиксированный у кометы 41P, свидетельствует о том, что даже малые космические тела, состоящие из рыхлой смеси льда и пыли, крайне чувствительны к реактивным силам, создаваемым при нагреве их поверхностей. Эти наблюдения не только углубляют понимание физики комет, но и помогают астрономам лучше изучать эволюцию малых тел Солнечной системы в целом.
Источники:
Статья создана по материалам earth.com
