9.1K
Атмосфера кометы Чурюмова–Герасименко неоднородна и в дополнение к внезапным всплескам газа и пыли на рассвете наблюдаются суточные повторяющиеся явления, в которых испаряющийся газ и захваченная пыль концентрируются с образованием реактивных структур. Новое исследование, проведенное Институтом исследований Солнечной системы Макса Планка (MPS, Германия) и опубликованное в журнале Nature Astronomy, определяет «утиную» структуру кометы как основную причину этих струй.
Вдали от Солнца кометы – безжизненные, ледяные тела. Когда они проникают во внутреннюю Солнечную систему, они становятся активными: замороженные газы испаряются, захватывая пылевые частицы с поверхности. Таким образом формируется кома, пласт газа и пыли, разделенный на струи, которые достигают нескольких километров. Для ученых они являются ключом к кометной активности.
Ни одна миссия не смогла осветить фундаментальные вопросы природы комет так же подробно, как миссия ESA «Rosetta». С августа 2014 года по сентябрь 2016 года космический аппарат прислал на Землю более 70 000 изображений, сделанных научной системой камер OSIRIS, которая была разработана и построена под руководством MPS. Снимки содержат как внезапные выбросы газа и пыли, так и струи, которые остаются стабильными в течение более длительного времени. В последней публикации исследователи из команды OSIRIS изучили активность, происходящую на комете каждое утро.
«Когда солнце поднимается над частью кометы, поверхность вдоль терминатора почти мгновенно становится активной. Джеты газа и пыли, которые мы наблюдаем в коме, очень предсказуемы: они встречаются каждое утро в тех же местах и имеют аналогичную форму», – рассказывает Сиань Ши, ведущий автор исследования.
За раннее пробуждение кометы отвечает иней, который образуется на ее ночной поверхности. Как только его касаются солнечные лучи, он начинает испаряться. Вот только иней распределяется довольно равномерно по всей поверхности холодной кометы, так почему выбросы газа и пыли образуют струи? Почему они не создают полностью однородное облако?
Новое исследование впервые показывает, что основными причинами явления стали необычная форма и зубчатая топография кометы. Исследователи проанализировали изображения в разных геометриях наблюдений области Хапи, расположенной на «шее» кометы, узкой области, соединяющей две ее доли. Ученые воспроизвели эти изображения в компьютерном моделировании, тем самым улучшив понимание процессов движения.
Совокупность двух эффектов оказалась решающей. Некоторые области на поверхности кометы расположены на более низких высотах или в тени. Первые лучи солнечного света достигают их позже. Напротив, иней быстро испаряется с сильно освещенных областей. Кроме того, ямы и другие вогнутые структуры подобно оптической линзе фактически концентрируют выбросы газа и пыли.
«Сложная форма кометы 67P затрудняет исследования, но в нашем случае она стала благословением», – считает Сиань Ши. При сферической или даже «картофельной» формах кометы структуры внутри комы будут не столь заметными.
Кроме этого, новое исследование обращает внимание на влияние геометрии наблюдений. Каждая кометная кома представляет собой трехмерную структуру, и каждый выброс из нее – всего лишь проекция. Таким образом, изображения могут дать ложное впечатление. Ежедневные повторяющиеся струи особенно хорошо подходят для анализа этого эффекта, так как зонд «Rosetta» долгое время вращался вокруг кометы Чурюмова–Герасименко, рассматривая восход солнца с разных точек зрения.