Комета Хякутакэ

C/1996 B2 (Хякутакэ)

Комета Хякутакэ
Открытие
Первооткрыватель:	Юдзи Хякутакэ
Дата открытия:	30 января 1996
Альтернативные обозначения:	Большая комета 1996 года
Характеристики орбиты
Эпоха:	2450400,5
Афелий:	4698,77 а. е.
Перигелий:	0,230204 а. е.
Большая полуось:	2349,02 а. е.
Эксцентриситет орбиты:	0,999902
Период обращения:	17 000 — 74 000 a
Наклон орбиты к плоскости эклиптики:	124,9°
Последний перигелий:	1 мая 1996

Комета Хякутакэ, официальное название C/1996 B2 (Hyakutake) — долгопериодическая комета, открытая 30 января 1996 года японским астрономом-любителем Юдзи Хякутакэ. В марте 1996 года комета прошла сравнительно близко от Земли (её подход был одним из максимальных сближений комет с Землёй за последние 200 лет). Комета была очень яркой и легко наблюдалась невооружённым глазом в ночном небе, благодаря чему получила название «Большой кометы 1996 года». На некоторое время комета Хякутакэ затмила комету Хейла — Боппа, которая в это время приближалась к внутренней области Солнечной системы.

Наблюдение за кометой Хякутакэ привело к нескольким научным открытиям. Наиболее удивительным для учёных стало впервые обнаруженное рентгеновское излучение кометы, вызванное, вероятно, взаимодействием ионизированного солнечного ветра с нейтральными атомами в коме кометы. Кроме того, космический аппарат Улисс неожиданно для всех пересёк хвост кометы Хякутакэ на расстоянии более 500 млн км от ядра, что говорит о том, что у этой кометы самый длинный хвост из известных в настоящее время.

До последнего прохода кометы Хякутакэ через Солнечную систему её орбитальный период был равен 17 000 лет, но после взаимодействия с гравитационным полем планет-гигантов он увеличился до 74 000 лет.

Фамилию астронома и название кометы часто ошибочно транслитерируют с английского написания как «Хиякутаке», «Хиакутаке», и даже «Хайекутейк».

Открытие

Комета Хякутакэ.

Комета была открыта 30 января 1996 года японским астрономом-любителем Юдзи Хякутакэ.^[1] К тому моменту он уже несколько лет занимался поиском комет, что во многом определило его переезд в префектуру Кагосима ради более тёмного неба сельских районов. Для поисков он использовал несколько мощных биноклей с 6-дюймовыми объективами.

Эта комета стала второй по счёту, открытой Хякутакэ. Первую (C/1995 Y1) он открыл несколькими неделями раньше (наблюдать её можно было только в телескоп).^[2] Затем, наблюдая за ней и окружающим пространством, он заметил ещё одну комету, практически в том же месте, где ранее обнаружил C/1995 Y1. С трудом веря в свою удачу, Хякутакэ сообщил об открытии в Национальную астрономическую обсерваторию Японии.^[3] В тот же день открытие было подтверждено независимыми наблюдателями.

В момент обнаружения комета находилась на расстоянии примерно 2 а. е. от Солнца^[4], обладая видимой звёздной величиной 11,0. Уже после своего открытия комета Хякутакэ была найдена на снимке, сделанном 1 января 1996 (то есть до того, как её открыли), на котором она находилась на расстоянии 2,4 а. е. от Земли и обладала блеском 13,3^m.^[5]

Орбита

Первые расчёты показали, что 25 марта 1996 года комета пройдёт примерно в 0,1 а. е. от Земли.^[6] В прошлом веке только четыре кометы проходили ближе.^[7][8] Астрономическое сообщество, наконец, пришло к выводу, что наблюдение кометы Хякутакэ должно быть не менее зрелищным, чем планировавшийся на 1997 год проход кометы Хейла — Боппа.

Кроме того, расчёт орбиты показал, что в последний раз комета была в Солнечной системе приблизительно 17 000 лет назад. Также появились свидетельства, что она приближалась к Солнцу уже несколько раз, и что яркое появление в 1996 году не будет для неё в новинку.^[5] Дело в том, что кометы, впервые прилетающие в нашу систему из облака Оорта, нередко поначалу ярко «вспыхивают», но затем их блеск спадает, как только испаряется их верхний слой летучих веществ. Так, например, произошло с кометой Когоутека в 1973 году: изначально считалось, что она будет очень яркой, но комета не оправдала прогнозов, достигнув лишь умеренной яркости. Более старые кометы показывают более стабильный результат по светимости; поэтому всё указывало на то, что комета Хякутакэ останется яркой.

Во время прохождения кометы рядом с Землёй жителям северного полушария представилась возможность наблюдать её всю ночь, так как видимая траектория кометы Хякутакэ пролегала по приполярным созвездиям. Это было очень редким событием для комет: обычно в период наибольшей яркости они располагаются на небе ближе к Солнцу, что ухудшает условия наблюдения.

Проход кометы мимо Земли

Комета в вечернем небе при её максимальном сближении с Землёй 25 марта 1996.

В начале марта 1996 года комету стало видно невооружённым глазом. К середине марта она всё ещё была не слишком заметной, достигнув лишь 4-й звёздной величины и обладая хвостом длиной 5°. Чем ближе комета подходила к Земле, тем быстрее возрастали её яркость и длина хвоста. К 24 марта комета стала одним из наиболее ярких объектов ночного неба, длина хвоста была уже 35°. Комета была примечательного синевато-зелёного цвета.^[5]

25 марта комета Хякутакэ максимально приблизилась к Земле (0,1018 а. е. = 15,2 млн км).^[8] Комета двигалась настолько быстро (около 50 км/с), что её движение можно было заметить всего за несколько минут наблюдения звёздного неба; за 30 минут она покрывала расстояние, равное полному диаметру Луны (0,5°). Наблюдатели сообщали, что её яркость равна 0-й звёздной величине, а длина хвоста выросла до 80° (абсолютный рекорд видимого размера хвоста кометы). Её кома, находящаяся к тому моменту почти в зените для наблюдателей средних северных широт, достигала примерно 1,5—2° в диаметре (то есть примерно 3—4 полных диаметра Луны). Даже невооружённым глазом можно было легко увидеть, что голова кометы имеет зеленоватый цвет (следствие сильной эмиссии двухатомного углерода C₂).

Из-за того, что комета Хякутакэ была яркой всего несколько дней, она не столь сильно взбудоражила воображение публики, как комета Хейла — Боппа в следующем году. Кроме того, из-за неблагоприятных погодных условий многие наблюдатели в Европе не смогли её увидеть.

Перигелий и путь после него

После близкого подхода к Земле блеск кометы упал до 2-й величины, и держался около этого значения вблизи перигелия (1 мая 1996 года), после чего продолжил спадать. Вдобавок к ионному хвосту, который можно было наблюдать ранее, у кометы появился пылевой хвост. Правда, теперь уже её близость к Солнцу затрудняла наблюдения. Изучение кометы во время прохождения перигелия продолжалось при помощи спутника SOHO, который в это же время зарегистрировал большой выброс корональных масс.^[9] Расстояние между кометой и Солнцем в то время составляло 0,23 а. е.; для сравнения, радиус орбиты Меркурия — 0,39 а. е.^[7]

После прохождения перигелия комета Хякутакэ быстро теряла яркость, и к концу мая стала недоступной невооружённому глазу. Теперь комета переместилась в южное полушарие, но таких широких исследований, как раньше, уже не проводилось. Последнее из известных наблюдений было сделано 2 ноября 1996 года.^[10]

По астрометрическим наблюдениям удалось вычислить, что в предпоследний раз комета проходила перигелий примерно 17 000 лет назад. В 1996 гравитация планет-гигантов сильно повлияла на её орбиту, и теперь комета вернётся примерно через 74 000 лет.^[10]

Научные результаты

Проход космического аппарата через хвост кометы

1 мая 1996 года произошло непредвиденное учёными событие: исследовательский аппарат «Улисс» прошёл через хвост кометы Хякутакэ.^[11][12] В этот момент он находился на расстоянии 3,73 а. е. от Солнца, а угол наклона к эклиптике составлял около 45°. Свидетельства о встрече не были обнаружены вплоть до 1998 года. Группа астрономов, изучающих архивные данные с Улисса, обратила внимание на резкое повышение уровня протонов, а также изменения силы и направления магнитного поля вокруг аппарата во время полёта. Это значило, что Улисс пересёк след какого-то объекта, предполагалось, что кометы.

Выяснением, что это был за объект, занялись в 2000 году две независимые группы учёных. Группа, занимающаяся магнитными измерениями, отталкивалась от факта, что такие изменения магнитного поля схожи с явлениями, которые, как считается, происходят в ионных хвостах комет. Не обнаружив зарегистрированных комет вблизи Улисса, группа расширила поиски. Вскоре она выяснила, что 23 апреля 1996 года Хякутаке пересекла орбитальную плоскость аппарата, будучи на расстоянии 500 млн км от него. Под действием солнечного ветра со скоростью около 750 км/с смещение хвоста к точке встречи с аппаратом заняло бы как раз 8 дней. На основании данных Улисса было также установлено, что источник следа находился в плоскости орбиты кометы Хякутакэ.^[13]

В то же время другая группа, работая над данными, полученными с ионного спектрометра Улисса, установила резкий скачок уровня ионов. Относительно высокое содержание химических элементов означало, что источник точно был кометой.^[14]

Благодаря встрече с Улиссом было установлено, что длина хвоста этой кометы составляла, по крайней мере, 570 млн км (3,8 а. е.). Это почти в 2 раза больше, чем предыдущий рекорд в 2,2 а. е., принадлежащий хвосту Большой кометы 1843 года.

Состав

Впервые для комет были обнаружены органические газы — этан и метан. Химический анализ показал, что относительное содержание этих веществ было примерно равным. Это указывает на то, что комета родилась в межзвёздном пространстве вдали от Солнца, излучение которого испарило бы эти летучие соединения. Ледяные массы кометы Хякутакэ, должно быть, сформировались при температуре 20 К или меньше. Вероятнее всего, «родная» для кометы среда была плотнее, чем обычное межзвёздное облако.^[15]

Спектроскопическими методами было определено содержание во льдах кометы дейтерия.^[16] Было обнаружено, что отношение D/H (дейтерия к водороду) равно примерно 3×10⁻⁴, в то время как в океанах на Земле оно составляет всего 1,5×10⁻⁴. Существует теория, согласно которой основным источником воды на Земле стали упавшие на планету кометы, но подобное более высокое отношение D/H, выявленное в комете Хякутакэ, Хейла — Боппа, Галлея и других, даёт основания сомневаться в ней.

Рентгеновское излучение

Рентгеновское излучение кометы Хякутакэ, по данным аппарата ROSAT.

Одной из самых больших неожиданностей, которые преподнесла комета Хякутакэ, было очень сильное рентгеновское излучение. Оно было зафиксировано аппаратом ROSAT 27 марта 1996 года.^[17][18] Такое излучение у комет было замечено в первый раз, однако вскоре астрономы убедились, что оно есть почти у каждой кометы. Наиболее сильное излучение исходило из головы кометы с «солнечной» стороны.

Предполагается, что причиной подобного явления служит комбинация двух процессов. Бо́льшую роль играет взаимодействие между заряженными частицами солнечного ветра и веществом, испаряющимся из ядра кометы.^[19] Хотя у других космических объектов (например, у Луны) и было замечено явление отражения солнечных рентгеновских лучей, простые расчёты показывают, что, даже при условии наивысшей отражающей способности у молекулы или частицы пыли, невозможно объяснить столь сильное излучение, тогда как «атмосфера» кометы Хякутакэ довольно тонкая и разреженная. Наблюдения кометы C/1999 S4 (LINEAR) с помощью орбитальной рентгеновской обсерватории «Чандра» в 2000 году позволили установить, что основной причиной рентгеновского излучения был обмен зарядами при столкновении высокоактивных ионов оксида углерода и азота в солнечном ветре с нейтральными молекулами воды, кислорода и водорода в коме.^[20]

Ядро кометы и его активность

Область возле ядра кометы Хякутакэ, телескоп Хаббла. Видно отделение некоторых фрагментов.

Радиолокационные наблюдения в обсерватории Аресибо показали, что ядро кометы Хякутакэ составляло около 2 км в поперечнике и было окружено «роем» частиц размером с гальку, выбрасываемых со скоростью несколько метров в секунду. Эти измерения подтверждались выводами, сделанными на основании инфракрасных и радионаблюдений.^[21][22]

Малый размер ядра (для сравнения, ядро кометы Галлея имеет около 15 км в поперечнике, кометы Хейла — Боппа — около 40 км) при большой яркости самой кометы означает, что ядро должно быть очень активным. Большинство комет выделяют вещество только в определённых участках своей поверхности, но похоже, что у кометы Хякутакэ был активен весь (или почти весь) поверхностный слой. В начале марта скорость выделения пыли была равна 2 т/с, а при приближении кометы к перигелию увеличилась в 150 раз. В это же время скорость самого выброса увеличилась с 50 м/с до 500 м/с.^[23][24]

Наблюдения за выбросом вещества позволили астрономам установить скорость вращения ядра кометы. Было отмечено, что, проходя мимо Земли, комета выбрасывала большую массу вещества с периодом в 6,23 часа. Похожее, но меньшее извержение, происходившее с той же частотой, подтвердило, что это и был период вращения ядра кометы.^[25]

Примечания

1. ↑ Cometography.com: Комета Хякутакэ. Проверено 10 мая 2008.
2. ↑ Yuji Hyakutake How Comet Hyakutake B2 Was Discovered. NASA (trans. from Gekkan Tenmon) (апрель 1996). Проверено 1 декабря 2007.
3. ↑ Press Statement by Mr. Yuji Hyakutake Discoverer of Comet Hyakutake. Пресс-релиз. Проверено 2007-12-01.
4. ↑ Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (20 ноября 1996). Press Information Sheet: Comet C/1996 B2 (Hyakutake). Пресс-релиз. Проверено 2007-12-01.
5. ↑ ^{1 2 3} James, N. D. (1998). "Comet C/1996 B2 (Hyakutake): The Great Comet of 1996". Journal of the British Astronomical Association 108: 157.
6. ↑ Minter, Anthony H. (1996). "8.35 and 14.35 GHz continuum observations of comet Hyakutake C/1996 B2". Astrophysical Journal Letter 467 (1): L37–L40. DOI:10.1086/310192.
7. ↑ ^{1 2} Comet Hyakutake to Approach the Earth in Late March 1996 (англ.). European Space Agency (13 июля 1996). — Пресс-релиз. Проверено 5 января 2008.
8. ↑ ^{1 2} Closest Approaches to the Earth by Comets
9. ↑ Комета Хиякутаке и солнечная вспышка. Astronet.ru. Проверено 10 мая 2008.
10. ↑ ^{1 2} OAA computing section circular NK 838. Проверено 12 мая 2008.
11. ↑ Рекордный хвост кометы. Популярная механика. Проверено 10 мая 2008.
12. ↑ Comet Hyakutake makes a mark on Ulysses, PhysicsWeb (6 апреля 2000). Проверено 2007-02-20.
13. ↑ Jones, G. H., Balogh, A., Horbury, T. S. (2000). "Identification of comet Hyakutake’s extremely long ion tail from magnetic field signatures". Nature 404: 574.
14. ↑ Gloeckler, G., Geiss, J., Schwadron, N. A., et al (2000). "Interception of comet Hyakutake’s ion tail at a distance of 500 million kilometres". Nature 404: 576.
15. ↑ Mumma, M. J.; Disanti, M. A., dello Russo, N., Fomenkova, M., Magee-Sauer, K., Kaminski, C. D., and D. X. Xie (1996). "Detection of Abundant Ethane and Methane, Along with Carbon Monoxide and Water, in Comet C/1996 B2 Hyakutake: Evidence for Interstellar Origin". Science 272: 1310.
16. ↑ Bockelee-Morvan, D.; Gautier, D., Lis, D. C., et al. (1998). "Deuterated Water in Comet C/1996 B2 (Hyakutake) and Its Implications for the Origin of Comets". Icarus 133: 147.
17. ↑ Неожиданные рентгеновские лучи от кометы Хиякутаке. Astronet.ru. Проверено 10 мая 2008.
18. ↑ Glanz, J (1996). "Comet Hyakutake Blazes in X-rays". Science 272: 194. DOI:10.1126/science.272.5259.194.
19. ↑ C. M. Lisse, K. Dennerl, J. Englhauser, M. Harden, F. E. Marshall, M. J. Mumma, R. Petre, J. P. Pye, M. J. Ricketts, J. Schmitt, J. Trümper, R. G. West (1996). "Discovery of X-ray and Extreme Ultraviolet Emission from Comet C/Hyakutake 1996 B2". Science 274 (5285): 205–209. DOI:10.1126/science.274.5285.205.
20. ↑ Рентгеновское излучение кометы LINEAR. Astronet.ru. Проверено 10 мая 2008.
21. ↑ Sarmecanic, J.; Fomenkova, M., Jones, B., and T. Lavezzi (1997). "Constraints on the Nucleus and Dust Properties from Mid-Infrared Imaging of Comet Hyakutake". Astrophysical Journal Letters 483: L69. DOI:10.1086/310726.
22. ↑ Lisse, C. M.; Fernández, Y. R., Kundu, A., et al (1999). "The Nucleus of Comet Hyakutake (C/1996 B2)". Icarus 140: 189. DOI:10.1006/icar.1999.6131.
23. ↑ Fulle, M., Mikuz, H., and S. Bosio (1997). "Dust environment of Comet Hyakutake 1996 B2". Astronomy and Astrophysics 324: 1197.
24. ↑ Jewitt, D. C. and H. E. Matthews (1997). "Submillimeter Continuum Observations of Comet Hyakutake (1996 B2)". Astronomical Journal 113: 1145. DOI:10.1086/118333.
25. ↑ Schleicher, D. G., Millis, R. L., Osip, D. J., and S. M. Lederer (1998). "Activity and the Rotation Period of Comet Hyakutake (1996 B2)". Icarus 131: 233. DOI:10.1006/icar.1997.5881.

Ссылки

• Публикации на тему кометы Хякутакэ. Астронет. Проверено 12 мая 2008.
• C/1996 B2 (Хякутакэ). Cometography.com. Проверено 12 мая 2008.
• Комета Хякутакэ: Большая комета 1996 года. JPL/NASA. Проверено 12 мая 2008.
• 1020 фотографий кометы Хякутакэ. JPL/NASA. Проверено 12 мая 2008.
• Орбита кометы Хякутакэ. Проверено 12 мая 2008.
• Кривая блеска кометы C/1996 B2. Проверено 12 мая 2008.