Очень необычная комета без купола и хвоста: ученые нашли объяснение странной орбиты Оумуамуа

На примере Оумуамуа будет исследована возможность появления механизма газовыделения водорода

Пока студенты размышляют над тем, как удешевить изучение космоса, авторитетные ученые занимаются более глобальными проблемами: к примеру, такими, как "нестандартные" кометы.

Предыстория вопроса такова: 19 октября 2017 года астрономы с помощью телескопа Pan-STARRS1 на острове Мауи впервые заметили то, что могло быть кометой или астероидом. Изучив его, они поняли, что его наклонная орбита и высокая скорость (87 километров в секунду) означают, что космическое тело прибыло из-за пределов нашей Солнечной системы. А так как дело происходило на Гавайях, то объекту дали соответствующее имя — 1I/Оумуамуа.

Об этом пишет идание Nature.

Оумуамуа стал первым межзвездным объектом, когда-либо наблюдавшимся в нашей Солнечной системе. Наблюдая за ним с помощью различных телескопов, астрономы смогли проследить его орбиту, определить, что он уже совершил один оборот вокруг Солнца, и понять, что он направляется за пределы Солнечной системы по орбите, которая не является гиперболической (как у простой кометы).

В результате многолетних наблюдений ученые утверждают, что отклонения объекта от гиперболической траектории можно объяснить простым физическим механизмом, возможно, характерным для многих ледяных комет: газовыделением водорода.

По мнению научных мужей, Оумуамуа – это комета, которая ведет себя не так, как большинство комет.

Дело в том, что обычно кометы — ледяные тела из внешних областей нашей Солнечной системы, которые периодически приближаются к Солнцу. При нагревании солнечным светом комета выбрасывает воду и другие молекулы, образуя светящийся ореол (полог) и хвосты из газа и пыли. Выбрасываемые газы действуют как двигатели космического корабля, придавая комете небольшую тягу, которая слегка изменяет ее траекторию по сравнению с эллиптическими орбитами, характерными для других объектов Солнечной системы. Таким образом, траектория становится гиперболической.

Но когда появилась Оумуамуа, у нее не было ни купола, ни хвоста, она была слишком мала и слишком далеко от Солнца, чтобы нагреться настолько, чтобы выбросить много воды. Кроме того, яркость Оумуамуа периодически менялась и изменялась асимметрично, поэтому было предположено, что она каким-то образом кувыркается из стороны в сторону. Однако настоящая загадка заключалась в том, что по мере удаления от Солнца она ускорялась. Негравитационное ускорение, которое не перестает удивлять ученых. Водород, запертый во льду, высвобождается как "пропеллер".

Дженнифер Бергнер, которая в Калифорнийском университете в Беркли изучает химические реакции в ледяных породах в холодном вакууме космоса, считает, что этому может быть простое объяснение.

"Комета, проходящая через межзвездную среду, по сути, испепеляется космическим излучением, в результате чего образуется водород. Мы подумали: если это произойдет, то возможно ли задержать его в теле кометы, чтобы при входе в Солнечную систему и нагревании водород был выброшен?" — сказала Бергнер.

Исследователь подтвердил эту гипотезу, обнаружив, что экспериментальные исследования, опубликованные в 1970-х, 1980-х и 1990-х годах, показали, что при столкновении льда с высокоэнергетическими частицами, такими как космические лучи, молекулярный водород образуется в изобилии и задерживается. Фактически, космические лучи могут проникать в лед на десятки метров, превращая более четверти воды в газообразный водород. Для кометы диаметром в несколько километров газовыделение будет происходить из очень тонкой оболочки по отношению к массе объекта.

Поэтому, как с точки зрения состава, так и с точки зрения ускорения, не обязательно ожидать заметного эффекта. Но поскольку Оумуамуа был таким маленьким, механизм газовыделения водорода мог действительно создать достаточную силу для придания ускорения. Что, если тот же механизм действует и в других кометах?

До Бергнер никто не рассматривал этот механизм в качестве объяснения странной, негиперболической орбиты Оумуамуа. Идея исследовательницы оказывает сильное влияние не только на понимание загадочного межзвездного объекта, который все исследователи теперь называют кометой. На самом деле, поскольку молекулярный водород должен образовываться в любом богатом льдом теле, подвергающемся воздействию энергичного излучения, исследователи подозревают, что тот же механизм действует в кометах, приближающихся к Солнцу и приходящих из облака Оорта на краю Солнечной системы. В этом регионе, который никто еще не наблюдал непосредственно, кометы облучаются космическими лучами, как и межзвездные кометы. Будущие наблюдения за газовыделением водорода в долгопериодических кометах могут быть использованы для проверки сценария образования и захвата молекулярного водорода, который помог объяснить одну из загадок Оумуамуа.

Ранее сообщалось о том, что учеными почти решена проблема длительных перелетов: для них астронавтов будут погружать в спячку.