Телескоп «Хаббл» впервые зафиксировал комету, которая замедлила вращение и начала крутиться в обратную сторону

Космический телескоп «Хаббл» засвидетельствовал, как вращающаяся комета замедлила свое вращение, а затем начала вращаться в противоположном направлении. Это первое наблюдение такого рода, демонстрирующее, что кометы могут вести себя даже более динамично, чем считалось ранее.

Комета 41P/Tuttle — Джакобини — Кресака относится к семейству Юпитера, что означает, что это короткопериодическая комета (она обращается вокруг Солнца каждые 5,4 года), которая прибыла из пояса Койпера, прежде чем попала под гравитационное влияние Юпитера. Последнее тесное сближение 41P с Солнцем (перигелий) произошло в сентябре 2022 года, но предыдущее сближение в 2017 году наблюдалось телескопом «Хаббл», а также несколькими другими обсерваториями, включая космическую обсерваторию им. Нила Герелза Свифта (Neil Gehrels Swift Observatory) и четырехметровый телескоп Обсерватории Лоуэлла в Аризоне.

Однако наблюдения «Хаббла» не были проанализированы до тех пор, пока Дэвид Джуитт, планетолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, не нашел эти данные в архиве Микульски для космических телескопов. Данные «Хаббла», объединенные с данными обсерваторий Swift и Лоуэлла, выявили нечто очень необычное в поведении кометы. Когда Swift наблюдала комету в мае 2017 года, она вращалась один раз каждые 46–60 часов, что примерно в три раза медленнее, чем в марте 2017 года, когда ее наблюдал телескоп Лоуэлла. Это само по себе было интригующим, но наблюдения «Хаббла» еще больше углубили загадку, показав, что к декабрю 2017 года вращение кометы снова ускорилось, и теперь его период составлял около 14 часов.

Что же произошло, чтобы вновь разжечь головокружительное вращение кометы? Джуитт считает, что причиной является дегазация с поверхности кометы, которая нагрелась во время прохождения перигелия, когда она приближается к Солнцу на расстояние, сопоставимое с земным. Это нагревание привело к тому, что летучие газы вблизи поверхности расширились и вырвались наружу в виде струй, увлекая за собой кометную пыль.

«Струи газа, вырывающиеся с поверхности, могут действовать как небольшие двигатели», — пояснил Джуитт. «Если эти струи распределены неравномерно, они могут кардинально изменить вращение кометы, особенно небольшой». Ядро кометы имеет всего около километра в поперечнике, что слишком мало, чтобы его мог различить даже «Хаббл», но скорость его вращения можно измерить по кривой блеска: тому, как меняется свет от вытянутого ядра кометы по мере его вращения, когда оно поворачивается к нам то более длинной, то более короткой стороной. Поскольку ядро кометы довольно маленькое, оно подвержено воздействию моментов сил (крутящих усилий), создаваемых струями. Однако по наблюдениям невозможно было определить направление вращения — по часовой стрелке или против.

Джуитту удалось выяснить, что вращение, независимо от его первоначального направления, в итоге изменилось на противоположное. Струи газа действовали против первоначального вращения кометы, что вызвало первоначальное замедление, зафиксированное между наблюдениями телескопов Лоуэлла и Swift. Затем эти струи продолжили работать против вращения и в конечном итоге обратили его вспять, раскрутив комету в другую сторону, что и объясняет наблюдения «Хаббла». «Это похоже на то, как если бы вы толкали карусель, — объяснил Джуитт. — Если она вращается в одну сторону, а вы толкаете в противоположную, вы можете замедлить ее, а затем и обратить вращение».

Столь резкие изменения вращения кометы наблюдаются нечасто. Если сравнить наблюдения «Хаббла» 2001 года с более поздними данными, видно, что общая активность кометы в перигелии с тех пор снизилась примерно на порядок. Возможно, повторяющиеся прохождения перигелия (считается, что комета находится на своей нынешней орбите около 1500 лет) начинают истощать запасы летучих льдов. Или, возможно, пыль, высвобождаемая струями, падает обратно на комету, покрывая эти льды теплоизолирующим слоем, который препятствует их нагреву Солнцем и быстрой сублимации. Однако Джуитт скептически относится к тому, что комета 41P просуществует долго. Если изменения ее вращения продолжатся в том же духе, постепенно это сделает комету нестабильной, и быстрое вращение приведет к тому, что центробежные силы разорвут ее на части. «Я ожидаю, что это ядро очень быстро самоуничтожится», — заявил ученый.

Это открытие имеет важное значение для понимания эволюции малых тел Солнечной системы. Ранее считалось, что процессы дегазации могут лишь незначительно влиять на орбиты комет (так называемый «реактивный эффект»), но данные о кардинальном изменении оси и направления вращения показывают, что эти тела гораздо более уязвимы к внутренним процессам, чем предполагалось. Для комет небольших размеров, таких как 41P, эффект от неравномерной дегазации может стать доминирующим фактором, определяющим не только их вращение, но и саму продолжительность существования. Если модель Джуитта верна, то астрономам, возможно, предстоит стать свидетелями редкого космического явления — гибели кометы, которая буквально развалится на части из-за собственного вращения. Наблюдение за таким процессом в реальном времени дало бы бесценную информацию о внутренней структуре кометных ядер и механизмах их разрушения, что важно не только для фундаментальной науки, но и для оценки потенциальных рисков столкновения комет с Землей в будущем.

Результаты исследования были опубликованы 26 марта в The Astronomical Journal.