Астрохимия и астробиология

Серая шейка: структура ядра и активность кометы Чурюмова-Герасименко

Дмитрий Вибе

2015-01-24 22:23:31

Sierks et al., On the nucleus structure and activity of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Science, 347, aaa1044-1, 2015

Наблюдения кометы при помощи инструмента OSIRIS начались в марте 2014 года с расстояния 5 млн. км. Размер ядра впервые превысил один пиксел 16 июня 2014 года, а сейчас разрешение временами достигает 15 см на пиксел.

Комета вращается с периодом около 12 с половиной часов. Ось вращения направлена в точку с координатами α = 69.3° ± 0.1°, δ = 64.1° ± 0.1° и за время наблюдения заметных колебаний не испытывала. Комета имеет чёткую двухдольную форму, и ось вращения примерно перпендикулярна длинной оси кометы (на этом рисунке она отмечена синей стрелкой). Большая доля (туловище) имеет размеры примерно 4.1 × 3.3 × 1.8 км, а малая доля (голова) имеет размеры примерно 2.6 × 2.3 × 1.8 км. Полный объём ядра кометы 21.4 ± 2.0 км3, что при массе 1013 кг даёт среднюю плотность порядка 0.470 ± 0.045 г см-3. Эти данные немного предварительны: из-за довольно значительного наклона оси вращения к плоскости орбиты (52°) на части кометы («южном полюсе») сейчас полярная ночь, и его очертания пока приходится восстанавливать по данным микроволновых наблюдений. Равноденствие на комете наступит в мае, а ко времени прохождения перигелия (13 августа) южный полюс будет постоянно освещён Солнцем.

Поскольку для твёрдой смеси пыли и льда оценки плотности составляют 1.5-2 г см-3. вещество ядра кометы должно обладать высокой пористостью (70-80%). Эта оценка близка к тому, что было получено ранее для других кометных ядер, в частности, для кометы Темпеля-1 по результатам эксперимента Deep Impact. Речь, вероятнее всего, идёт о мелкомасштабной пористости, а не о нескольких крупных пустотах. Поверхность ядра очень тёмная, геометрическое альбедо на 550 нм составляет всего 5.9%. При этом обе половинки, несмотря на значительные морфологические различия, по цвету мало отличаются друг от друга (за исключением региона Хапи на шее).

Признаки активности ядра отмечались с марта 2014 года. 27-30 апреля был зафиксирован особенно мощный выброс. Основной источник выброса был расположен в области шеи, в регионе Хапи или около него. Дальнейшие наблюдения подтвердили эту локализацию, хотя области менее значимой активности есть и на обеих половинках (см. фото). Чтобы выяснить причины большей активности региона Хапи авторы оценили полную энергию, которую получают различные участки поверхности за один оборот кометы. Оказалось, что при текущем положении кометы на орбите шея получает немного меньше энергии, чем голова и туловище, поэтому особая активность Хапи должна быть связана с какими-то структурными особенностями этого региона.

Источниками активности также являются некоторые углубления, разбросанные по всей поверхности кометы. Подобные ямки заметные и на ядрах других комет, где их также связывали с проявлениями активности. У активных углублений глубина сопоставима с диаметром; неактивные углубления значительно менее глубоки. Пока неясно, будут ли неактивные углубления переходить в активное состояние по мере приближения кометы к Солнцу.

На некоторых участках поверхности кометы, особенно на очень крутых склонах отмечена специфическая структура, которую авторы назвали «гусиной кожей». (Гусиная кожа на уточке — эклектика какая-то.) Отдельные пупырышки имеют размер порядка 3 м. Что они из себя представляют, пока неясно, но наличие характерного размера может быть указанием на конкретный процесс образования ядра.

В заключительной части статьи авторы задаются вопросом о происхождении кометы Чурюмова-Герасименко, в частности, вопросом о том, насколько комета изменилась за время своего существования. К сожалению, длительность пребывания кометы в семействе Юпитера (то есть, близко к Солнцу) неизвестна, так что оценить степень воздействия на неё Солнца можно только статистически. Авторы рассмотрели большое количество вероятных орбит кометы и пришли к выводу, что средняя (точнее, медианная) эрозия поверхности ядра для кометы типа 67P составляет около 0.3 км. Однако сколько испарилось на самом деле, сказать невозможно, так как некоторые орбитальные решения допускают эрозию больше 100 км. Что-то более определённое можно будет сказать, когда будет лучше изучены свойства половинок. Если голова и туловище окажутся разными по составу и структуре, это с большой вероятностью будет означать, что комета Чурюмова-Герасименко состоит из двух первичных планетезималей. Если же они окажутся одинаковыми, возникнет ещё один вариант, согласно которому ядро ранее имело большие размеры и более округлую форму, но потом эрозия почему-то «выела» вещество преимущественно из области теперешней шеи.

Один комментарий

  1. [...] характеристиками: низкое альбедо (0.06; согласуется с другими данными), заметное поглощение в диапазоне 2.9-3.6 мкм, наклонный [...]

Ответить

Вы должны войти, чтобы оставить комментарий.