Пройдя несколько миллиардов километров к Солнцу, своенравный молодой кометоподобный объект, вращающийся среди планет-гигантов, нашел по пути временную остановку. Комета обосновалась возле семейства захваченных древних астероидов, называемых троянцами, которые вращаются вокруг Солнца рядом с Юпитером. Это первый случай, когда объект, похожий на комету, был замечен рядом с популяцией троянцев.
Неожиданный гость принадлежит к классу ледяных тел, обнаруженных в космосе между Юпитером и Нептуном. Названные «кентаврами», они впервые становятся активными, когда нагреваются по мере приближения к Солнцу, и динамически превращаются в более кометоподобные.
Снимки в видимом свете, сделанные космическим телескопом Хаббла, показывают, что бродячий объект имеет признаки кометной активности, такие как хвост, выделение газов в виде струй и окутывающую кому пыли и газа. Предыдущие наблюдения космического телескопа НАСА Спитцер дали ключ к разгадке состава кометоподобного объекта и газов, управляющих его активностью.
«Только Хаббл смог обнаружить активные кометоподобные объекты так далеко с такой высокой детализацией, и изображения ясно показывают эти особенности, такие как широкий хвост длиной примерно 600 тысяч км и особенности с высоким разрешением вблизи ядра”, – сказал ведущий исследователь Хаббла Брайс Болин из Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния.
Описывая захват Кентавра как редкое событие, Болин добавил:
«Посетитель должен был выйти на орбиту Юпитера по правильной траектории, чтобы иметь такую конфигурацию, которая создаёт впечатление, что он разделяет свою орбиту с планетой. Мы повторно исследуем, как он был захвачен Юпитером и приземлился среди троянцев. Но мы думаем, что это могло быть связано с тем фактом, что он имел несколько близкую встречу с Юпитером».
Компьютерное моделирование, проведенное исследовательской группой, показывает, что ледяной объект под названием P / 2019 LD2 (LD2), вероятно, качнулся близко к Юпитеру около двух лет назад. Затем планета гравитационно ударила своенравного посетителя к орбитальному местоположению троянской группы астероидов, опередив Юпитер примерно на 700 миллионов километров.
Кочевой объект был обнаружен в начале июня 2019 года телескопами системы последнего предупреждения об астероидном столкновении с землей (ATLAS) Гавайского университета, расположенными на потухших вулканах, один на Мауна-Кеа, а другой на Халеакала. Японский астроном-любитель Сейичи Йошида сообщил группе Хаббла о возможной активности комет. Затем астрономы отсканировали архивные данные из Zwicky Transient Facility, широкомасштабного исследования, проведенного в Паломарской обсерватории в Калифорнии, и поняли, что объект явно активен на изображениях с апреля 2019 года.
Они продолжили наблюдения, полученные в обсерватории Апач-Пойнт в Нью-Мексико, которые также указали на эту активность. Команда наблюдала комету с помощью Спитцера всего за несколько дней до закрытия обсерватории в январе 2020 года и определила газ и пыль вокруг ядра кометы. Эти наблюдения убедили команду использовать Хаббл для более подробного изучения. С помощью острого зрения Хаббла исследователи определили хвост, структуру комы, размер пылевых частиц и скорость их выброса. Эти изображения помогли им подтвердить, что эти особенности связаны с относительно новой кометоподобной активностью.
Хотя расположение LD2 удивительно, Болин задается вопросом, может ли этот пит-стоп быть обычным для некоторых комет, устремившихся к Солнцу.
«Это может быть частью пути из нашей Солнечной системы через троянцев Юпитера во внутреннюю часть Солнечной системы», – сказал он.
Неожиданный гость, вероятно, ненадолго задержится среди астероидов. Компьютерное моделирование показывает, что примерно через два года он еще раз столкнется с Юпитером. Огромная планета вытеснит комету из системы, и она продолжит свое путешествие во внутренние области Солнечной системы.
«Круто то, что вы на самом деле ловите Юпитер, который бросает этот объект, изменяет его орбитальное поведение и переносит его во внутреннюю систему, – сказал член команды Кэри Лисс из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд. – Юпитер контролирует то, что происходит с кометами, когда они попадают во внутреннюю систему, изменяя свои орбиты».
Ледяной нарушитель, скорее всего, является одним из последних членов так называемой «бригады» комет, которых выгнали из своего холодного дома в поясе Койпера в регион гигантской планеты в результате взаимодействия с другим объектом пояса Койпера. Расположенный за орбитой Нептуна, пояс Койпера – это убежище из ледяных обломков, оставшихся от строительства наших планет 4,6 миллиарда лет назад, содержащих миллионы объектов, и иногда эти объекты почти не попадают или сталкиваются, что резко меняет их орбиты от пояса Койпера внутрь в область гигантской планеты.
Источники: НАСА, ЕКА и Б. Болин (Калифорнийский технологический институт).
Такие объекты гравитационно отскакивают от одной внешней планеты к другой в игре в небесный пинбол, прежде чем достичь внутренней Солнечной системы, нагреваясь по мере приближения к Солнцу. Исследователи говорят, что объекты проводят столько же или даже больше времени вокруг планет-гигантов под действием их силы тяжести – около 5 миллионов лет, – прежде чем они пересекают внутреннюю систему, в которой мы живем.
«Внутренняя система, «короткопериодические» кометы распадаются примерно раз в столетие, – объяснила Лиссе. – Итак, чтобы поддерживать количество местных комет, которые мы видим сегодня, мы думаем, что внешняя бригада должна доставлять новую короткопериодическую комету примерно раз в 100 лет».
Наблюдение активности выделения газа на комете в 744 млн. км от Солнца (где интенсивность солнечного света в 25 раз меньше, чем на Земле) удивило исследователей.
«Мы были заинтригованы, увидев, что комета только что впервые начала проявлять активность, так далеко от Солнца на расстояниях, где водяной лед едва начинает сублимироваться», – сказал Болин.
Вода остается замороженной на комете до тех пор, пока не достигнет примерно 300 млн. км от Солнца, где тепло от солнечного света превращает водяной лед в газ, который выходит из ядра в виде струй. Таким образом, активность сигнализирует о том, что хвост может быть не из воды. Фактически, наблюдения Спитцера указали на присутствие монооксида углерода и углекислого газа, которые могут быть причиной образования хвоста и джетов, наблюдаемых на комете, вращающейся вокруг Юпитера. Эти летучие вещества не нуждаются в большом количестве солнечного света, чтобы нагреть замороженную форму и превратить ее в газ.
Как только комета будет выброшена с орбиты Юпитера и продолжит свое путешествие, она может снова встретиться с планетой-гигантом.
«Короткопериодические кометы, такие как LD2, встретили свою судьбу, будучи брошенными на Солнце и полностью распавшимися, столкнувшись с планетой или рискнув снова оказаться слишком близко к Юпитеру и выброшенными за пределы Солнечной системы, что является обычной судьбой, – отметила Лиссе. – Моделирование показывает, что примерно через 500 тысяч лет с вероятностью 90% этот объект будет выброшен из Солнечной системы и станет межзвездной кометой».
