Кометы. Странники Солнечной системы

Уже после получения снимков ядра кометы Галлея венгерский астроном Тамас Гомбоси и его коллега Гарри Хупис предложили свою модель «ледяного клея» (icy-glue). По их мнению, ядра комет представляют собой крупные пористые объекты, схожие по своим параметрам с астероидами внешней области Главного пояса и скрепленные, можно сказать сцементированные, между собой льдом в единый конгломерат. Эта модель неплохо объясняла природу джетов вещества, бьющих из светлых областей между двух крупных «каменных» глыб. Она объясняла и некоторые особенности, впервые замеченные учеными на снимках с космических аппаратов. Но все же эта модель не получила широкой поддержки в научной среде. К примеру, высказывались мнения, что раз ядро кометы скрепляет лишь лед, то мы должны наблюдать распавшиеся фрагменты старых комет, которые исчерпали запасы связующего вещества, что должно было привести к неминуемому распаду некогда единого объекта на компактный рой «астероидов». В 1993 году ученые обнаружили разорванную приливными силами Юпитера комету Шумейкеров – Леви 9 (D/1993 F2). Анализ данных о ней, базирующийся, в том числе, на работах видного советского астронома Олега Васильевича Добровольского, показал, что строение ядра этой кометы ближе к двум первым моделям, а прочность ядра на растяжение меньше, чем у свежевыпавшего снега.

Исходя из представлений о процессе формирования комет, можно предположить, что это очень пористые тела с малой объемной плотностью. Оценка значения плотности занимала умы ученых несколько десятилетий. Проблема в том, что ядро кометы – это, как правило, компактный и маломассивный объект, который не оказывает существенного гравитационного воздействия на окружающие его тела, даже на пролетающий мимо космический аппарат. К тому же, для вычисления плотности помимо массы нужно знать объем, то есть размеры аппроксимирующего эллипсоида по двум его осям, а точные данные об этом можно получить, лишь наблюдая ядро in situ, то есть непосредственно на месте событий.

Неужели нет никаких методов дистанционного определения размеров кометного ядра? Есть, даже два. Первый – радиолокация. К сожалению, данный метод сильно ограничен в дальности. На сегодняшний день астрономам удалось зафиксировать уверенный отраженный радиосигнал лишь от двух кометных ядер в момент их максимального сближения с Землей. В 1983 году это было успешно проделано с ядром кометы C/1983 H1 (IRAS-Araki-Alcock), которая прошла всего в 4,5 миллиона километров от Земли, и в 1996 году ядро кометы Хякутакэ (C/1996 B2) удалось успешно пролоцировать в течение пары дней с рекордного расстояния в 15 миллионов километров!

Еще одним методом определения размеров ядер комет служит наблюдение покрытий ими звезд. Если ядро кометы закрывает собой звезду, то, наблюдая это явление в различных обсерваториях, можно получить оценку размеров проекции кометного ядра на небесную сферу. К сожалению, этот метод намного хуже применим к кометным ядрам, чем к астероидам, в отношении которых он демонстрирует хорошие результаты. Все дело, как вы, наверное, уже догадались, в плотной газово-пылевой оболочке, особенно внутренней коме, которая имеет заметную оптическую толщину, то есть, скорее всего, воспринимается как непрозрачная часть самого ядра, безусловно им не являясь. Поэтому нет ничего лучше, чем наблюдение ядра вблизи непосредственно с помощью камер космического аппарата.

Так что же можно сказать о плотности кометных ядер? Не буду перечислять десятки оценок их средней объемной плотности (не плотности отдельных твердых частиц, составляющих ядро, а общей плотности ядра с учетом подповерхностных пустот), опубликованных за последние 40 лет. Скажу лишь, что они колеблются от 0,1 до 1,2 грамма на кубический сантиметр (напомню, что средняя плотность пресной воды равна 0,998 г/см ³). Анализ распада кометы D/1993 F2 (Shoemaker-Levy 9) дает более узкую оценку средней объемной плотности в 0,5–0,6 г/см ³, что близко к значению, которое используют астрономы в современных научных статьях: обычно это 0,6 г/см ³. Как видим, если поместить ядро кометы в исполинский бассейн, то оно будет плавать на поверхности воды.