Тайна распавшейся кометы: выжил ли осколок размером с полкилометра?

Судьба кометы, которая, по прогнозам, должна была пролететь рядом с Землей, остается загадкой спустя пять лет после ее драматического разрушения во внутренней части Солнечной системы. Однако некоторые астрономы полагают, что часть ее все еще может существовать.

В начале 2020 года ученые обнаружили ледяную странницу, известную как C/2019 Y4 ATLAS, и предсказали, что она подарит нам ночное небесное шоу, которое скрасит всеобщую изоляцию из-за пандемии COVID-19: комета, видимая невооруженным глазом, пройдет на расстоянии 37,5 миллиона километров от Солнца — это примерно четверть дистанции от Земли до нашей звезды. Но затем комета развалилась на десятки частей, оставив наблюдателей разочарованными, а астрономов — в недоумении: осталось ли хоть что-то существенное от нашего злополучного ледяного гостя?

Команда астрономов под руководством Сальваторе А. Кордовы Кихьяно из Бостонского университета надеялась ответить на этот вопрос, сканируя осеннее небо 2020 года. Согласно их недавней статье в The Astronomical Journal, фрагмент кометы шириной в полкилометра все еще может находиться на орбите, направляясь обратно в холодную тьму внешней части Солнечной системы.

Остатки потерянной кометы все еще могут быть там

Кордова Кихьяно и соавторы Кванжи Е и Майкл С. П. Келли сканировали небо в августе и октябре 2020 года в поисках любых признаков остатков кометы — безуспешно. Наблюдения с помощью телескопа Лоуэлла (4,3-метровый телескоп в Аризоне) и ночные снимки с оборудования Цвикки (которое сканирует северное небо каждые две ночи в поисках изменяющихся или короткоживущих объектов, таких как кометы и сверхновые) не дали результатов. Но это не означает, что от C/2019 Y4 ничего не осталось; возможно, оставшиеся фрагменты меньше минимального размера, который способны различить эти телескопы, а этот порог составляет примерно полкилометра.

Помимо решения интригующей астрономической загадки, новое исследование C/2019 Y4 дает подсказки о том, что происходит при распаде комет в интенсивном тепле вблизи Солнца, а также предоставляет возможность изучить многовековой упадок древнего кометного семейства (согласно исследованию 2021 года, C/2019 Y4 может быть фрагментом более крупной кометы, распавшейся тысячи лет назад).

«Неопределенная судьба C/2019 Y4 поднимает интригующий вопрос, — пишут астрономы. — Сколько предположительно разрушенных комет действительно полностью распались, и могла ли какая-то из них на самом деле выжить, сохранив уменьшенное неактивное ядро?»

В случае с C/2019 Y4 ответ на второй вопрос может быть утвердительным: возможно, фрагмент кометы размером менее полукилометра все еще повторяет долгий путь своего более крупного прародителя вокруг Солнца.

Драматическая предыстория

Комета C/2019 Y4 ATLAS была всего лишь слабым пятнышком света вдали, когда астрономы из системы оповещения ATLAS впервые заметили ее в декабре 2019 года. В начале 2020 года комета начала стремительно набирать яркость, приближаясь к внутренней части Солнечной системы, и астрономы с волнением предсказывали, что к моменту максимального сближения с Землей в конце мая ее можно будет увидеть невооруженным глазом.

А затем, как и многие из нас, C/2019 Y4 внезапно развалилась в конце апреля 2020 года.

Проект «Виртуальный телескоп» запечатлел этот снимок разрушенного ядра кометы ATLAS 11 апреля 2020 года.

После распада астрономы использовали космический телескоп «Хаббл» и другие обсерватории по всему миру, чтобы отслеживать несколько десятков фрагментов разбитой кометы, которые, казалось, группировались в четыре основных скопления ледяных обломков. Однако одно из этих скоплений позже оказалось ошибкой в данных, а другое просуществовало всего несколько дней, прежде чем полностью рассеяться. Остались два скопления обломков, названные Фрагмент А и Фрагмент В.

Последний раз астрономы видели какой-либо фрагмент ледяных обломков C/2019 Y4 8 июня 2020 года на снимках космического аппарата NASA STEREO, через девять дней после максимального сближения кометы с Солнцем. В то время ядро кометы определенно выглядело «полностью разрушенным», пишут Кордова Кихьяно с коллегами. Остается открытым вопрос: что случилось с ядром после этих наблюдений.

К настоящему времени от Фрагмента А, вероятно, осталось лишь медленно расползающееся облако газа и, возможно, немного пылинок. В течение первых трех дней после распада куски бывшего кометного ядра, составлявшие Фрагмент А, потеряли около 70% своей массы (потому что, опять же, лед сублимируется, а мелкие фрагменты сублимируются быстрее крупных).

Непосредственно перед перигелием в конце мая 2020 года самый крупный кусок Фрагмента В имел ширину около 1,2 километра. К моменту наблюдений Кордовы Кихьяно с коллегами в конце августа и середине октября 2020 года стало ясно, что «Фрагмент В подвергся дальнейшей серьезной дезинтеграции», но точные масштабы до сих пор неясны. Кордова Кихьяно и соавторы не смогли обнаружить никаких следов Фрагмента В в данных телескопа Лоуэлла или оборудования Цвикки. Это может означать, что ничего не осталось — или что оставшийся фрагмент имеет размер менее полукилометра.

«По имеющимся данным мы не можем сделать вывод о том, существуют ли какие-либо крупные фрагменты, — пишут они. — Наблюдаемые события распада приводили к появлению долгоживущих осколков диаметром до 0,3 километра, что меньше нашего порога обнаружения».

Как поймать следующий

Для астрономов драматический распад C/2019 Y4 стал редким шансом наблюдать разрушение кометы. До сих пор им удавалось увидеть это впечатляющее явление лишь несколько раз: трижды подтвержденно и еще четыре раза предположительно. О судьбе этих четырех комет ученым практически ничего не известно — например, пережили ли крупные обломки путешествие через раскаленную внутреннюю Солнечную систему. По словам Кордовы Кихьяно и его коллег, это связано в первую очередь с недостатком последующих наблюдений, которые могли бы подтвердить судьбу комет.

Исследователи отмечают, что примерно через два-три месяца после того, как каждая комета с нашей точки зрения проходила «за» Солнцем и снова появлялась, телескопам было бы гораздо проще ее заметить. Это было бы идеальное время для поиска уцелевших фрагментов — или подтверждения их отсутствия. Такие наблюдения позволили бы не только констатировать гибель комет, но и понять, продолжают ли меньшие осколки их разрушенных ядер вращаться вокруг Солнца в качестве мини-комет.

«В случае с C/2019 Y4 глубокий поиск сразу после соединения с Солнцем (например, сразу же после первоначального поверхностного поиска в начале августа 2020 года) мог бы окончательно определить состояние остатка, — пишут они в своей недавней статье. — Аналогичным образом, целенаправленные глубокие исследования помогли бы закрыть дела трех других комет и дали бы представление о динамике разрушения комет».

Для C/2019 Y4 проводить такие наблюдения уже слишком поздно, однако это исследование — своевременное предупреждение для астрономического сообщества: в следующий раз, когда комета начнет рассыпаться на пути через внутреннюю Солнечную систему, нужно быть готовым. Авторы работы подчеркивают, что современные обзорные телескопы способны заранее выявлять кометы с признаками нестабильности. Это дает астрономам уникальное окно возможностей: вместо того чтобы наблюдать финальный акт распада в режиме реального времени, можно спланировать кампанию по отслеживанию «выживших» спустя недели и месяцы.

Создание протокола быстрого реагирования — своевременное выделение времени на крупных телескопах и координация наземных и орбитальных обсерваторий — позволит в будущем не гадать, а точно знать: превратилась ли комета в облако пыли или же ее осколок, размером с добрый футбольный стадион, продолжает свой безмолвный полет сквозь космос.