Дуже незвичайна комета без купола та хвоста: вчені знайшли пояснення дивної орбіти Оумуамуа

Поки студенти розмірковують над тим, як здешевити вивчення космосу, авторитетні вчені займаються глобальнішими проблемами: наприклад, такими, як "нестандартні" комети.

Передісторія питання така: 19 жовтня 2017 астрономи за допомогою телескопа Pan-STARRS1 на острові Мауї вперше помітили те, що могло бути кометою або астероїдом. Вивчивши його, вони зрозуміли, що його похила орбіта та висока швидкість (87 кілометрів на секунду) означають, що космічне тіло прибуло з-за меж нашої Сонячної системи. Оскільки справа відбувалася на Гаваях, то об’єкту дали відповідне ім’я — 1I/Оумуамуа.

Про це пише ідання Nature.

Оумуамуа став першим міжзоряним об’єктом, який будь-коли спостерігався в нашій Сонячній системі. Спостерігаючи за ним за допомогою різних телескопів, астрономи змогли простежити його орбіту, визначити, що він вже здійснив один оберт навколо Сонця, і зрозуміти, що він прямує за межі Сонячної системи орбітою, яка не є гіперболічною (як у простої комети).

В результаті багаторічних спостережень вчені стверджують, що відхилення об’єкта від гіперболічної траєкторії можна пояснити простим фізичним механізмом, можливо, характерним для багатьох крижаних комет : газовиділенням водню.

На думку науковців, Оумуамуа – це комета, яка поводиться не так, як більшість комет.

Справа в тому, що зазвичай комети — крижані тіла із зовнішніх областей нашої Сонячної системи, які періодично наближаються до Сонця. При нагріванні сонячним світлом комета викидає воду та інші молекули, утворюючи ореол, який світиться, і хвости з газу і пилу. Гази, що викидаються, діють як двигуни космічного корабля, надаючи кометі невелику тягу, яка злегка змінює її траєкторію в порівнянні з еліптичними орбітами, характерними для інших об’єктів Сонячної системи. Таким чином, траєкторія стає гіперболічною.

Але коли з’явилася Оумуамуа, у неї не було ні купола, ні хвоста, вона була надто мала і надто далеко від Сонця, щоб нагрітися настільки, щоб викинути багато води. Крім того, яскравість Оумуамуа періодично змінювалася і змінювалася асиметрично, тому було припущено, що вона якимось чином перекидається з боку на бік. Однак справжня загадка полягала в тому, що при віддаленні від Сонця вона прискорювалася. Негравітаційне прискорення, яке не перестає дивувати вчених. Водень, замкнений у льоду, вивільняється як "пропелер".

Дженніфер Бергнер, яка в Каліфорнійському університеті в Берклі вивчає хімічні реакції в крижаних породах у холодному вакуумі космосу, вважає, що цьому може бути просте пояснення.

"Комета, що проходить через міжзоряне середовище, по суті, випікається космічним випромінюванням, внаслідок чого утворюється водень. Ми подумали: якщо це станеться, то чи можливо затримати його в тілі комети, щоб при вході в Сонячну систему та нагріванні водень був викинутий?" — сказала Бергнер.

Дослідник підтвердила цю гіпотезу, виявивши, що експериментальні дослідження, опубліковані в 1970-х, 1980-х та 1990-х роках, показали, що при зіткненні льоду з високоенергетичними частинками, такими як космічні промені, молекулярного воденю утворюється удосталь, і він затримується в тілі комети. Фактично, космічні промені можуть проникати в лід на десятки метрів, перетворюючи понад чверть води на газоподібний водень. Для комети діаметром кілька кілометрів газовиділення відбуватиметься з дуже тонкої оболонки стосовно масі об’єкта.

Тому, як з погляду складу, так і з погляду прискорення, необов’язково очікувати помітного ефекту. Але оскільки Оумуамуа був таким маленьким, механізм газовиділення водню міг справді створити достатню силу надання прискорення. Але що робити, якщо той самий механізм діє і в інших кометах?

До Бергнер ніхто не розглядав цей механізм як пояснення дивної, негіперболічної орбіти Оумуамуа. Ідея дослідниці дуже впливає не тільки на розуміння загадкового міжзоряного об’єкта, який всі дослідники тепер називають кометою. Насправді, оскільки молекулярний водень повинен утворюватися в будь-якому багатому льодом тілі, що зазнає впливу енергійного випромінювання, дослідники підозрюють, що той же механізм діє в кометах, що наближаються до Сонця і приходять з хмари Оорта на краю Сонячної системи. У цьому регіоні, який ще ніхто не спостерігав безпосередньо, комети опромінюються космічними променями, як і міжзоряні комети. Майбутні спостереження за газовиділенням водню в довгоперіодичних кометах можуть бути використані для перевірки сценарію утворення та захоплення молекулярного водню, який допоміг пояснити одну із загадок Оумуамуа.

Раніше повідомлялося про те, що вченими майже вирішено проблему тривалих перельотів: для них астронавтів занурюватимуть у сплячку.