НАБЛЮДАЙТЕ КОМЕТУ ХЕЙЛА-БОППА - КОМЕТУ АНОМАЛЬНОЙ ЯРКОСТИ!
К.И.Чурюмов
(Астрономическая обсерватория Киевского университета)
Введение
Необыкновенная комета была открыта в июле 1995 г., когда она
находилась далеко за орбитой планеты-гиганта Юпитера и двигалась в
направлении к Солнцу. Однако, при этом несмотря на очень большое
удаление кометы от Земли, она уже была довольно яркой, такой, что
ее можно было уже увидеть и наблюдать с помощью небольших
любительских телескопов. Комета получила обозначение С/1995 O1 и
название "комета Хейла-Боппа", т. е. традиционное в таких случаях
название, когда ее открывают два наблюдателя независимо один от
другого. В странах СНГ ее первым увидел 30 июля 1995 р. с помощью
телескопа "Мицар" (диаметр объектива 11 см) на загородней станции
Астрономической обсерватории Киевского университета в селе
Пилиповичи Александр Баранский, по оценке которого интегральный
блеск был в это время ок. 11 зв. величины. Комету стали активно
наблюдать любители на всех континентах земного шара, потому что уже
по первым наблюдениям получалось, что комета станет аномально ярким
объектом весной 1997 г. На протяжении 1996 г. комета постепенно
увеличивала свой блеск - в марте 8-й, в мае 7-й, и в конце августа
уже 5-й зв. вел., т. е. стала небесным объектом, хорошо видимым
невооруженным глазом. Автор с 13 по 17 августа 1996 г. наблюдал
комету в Киеве с п омощью 7х35 бинокля и оценил ее блеск 5.4 13.09,
5.3 14.09, 5.2 15.09, 5.2 16.09, и 5.1 17.09. А 18.09 увидел
комету на загородней станции Киевского университета в Лесниках
невооруженным глазом, когда ее блеск достиг 5 зв. величины. Голова
кометы в этот период достигла размеров ок. 30 угловых минут, т.е.
сравнялась угловыми размерами с Луной. Хвост кометы имел длину ок.
1.5-2 градусов дуги. В 1997 г. комета Хейла-Боппа возможно станет
такой же яркой, как знаменитая комета Наполеона 1811 г.
Комета станет аномально яркой в апреле 1997 г.?
В течение первых трех дней посля сообщения об открытии
кометы было получено более 60 ее точных положений, причем большая
часть из них были получена наиболее прогрессивными любителями
астрономии, которые для своих наблюдений уже широко используют ПЗС-
камеры, а при вычислениях - современные компьютерные программи для
расчетов точных положений комет. И уже на основе этих точных
положений Даниэль Грин (помощник Марсдена в ЦБАТ) вычислил и
опубликовал первую, приближенную параболическую орбиту кометы. И
сразу же первый сюрприз - орбитальные элементы показывали, что
комета в момент открытия находилась от Солнца на расстоянии не менее
1 миллиарда км! А это означало, что комета находилась далеко за
пределами орбиты планеты Юпитер. Перигелий же орбиты комета должна
пройти 1 апреля 1997 г. на расстоянии 140 млн км. Следовательно,
весной 1997 г. комета действительно станет небесным объектом
аномальной яркости! И как минимум она будет в 250 раз ярче, чем
знаменитая комета Галлея, на таком же самом расстоянии от Солнца. В
течение последующих нескольких дней наблюдатели получили еще много
дополнительных точных положений кометы, которые позволили Б.Марсдену
вычислить более точную орбиту, что дало возможность исследовать
более уверенно движение кометы в прошлом - это сразу же привело к
отличному результату! Астроном Роберт Мак Нот на обсерватории
Сайдинг Спринг в Австралии (штат Новый Южный Уелльс) нашел
изображение этой кометы на фотографических пластинках, полученных с
помощью 1.22-м телескопа Шмидта еще в конце апреля 1993 г. Комета
на этих пластинках имела интегральный блеск ок. 18 зв. величины.
Это обнаружение изображения кометы до ее официального открытия было
весьма важным, потому что оно позволяло значительно улучшить
точность орбитальных элементов кометы Хейла-Боппа. Улучшенная
орбита показала, что в апреле 1993 г. комета находилась на
расстоянии более чем 2 миллиарда км от Солнца. Это снова
подтверждало факт аномальной яркости кометы на таком далеком
гелиоцентрическом расстоянии. Дополнительные точные положения
кометы ХБ в 1993 г., найденные Мак Нотом, позволили определить также
период обращения кометы вокруг Солнца, который оказался
приблизительно равным 3000 годам. Это значит, что комета
появлялась возле Земли и Солнца в 11-м столетии до Рождества
Христова. Ее наверно могли видеть в Китае, где на появления ярких
комет начали обращать внимание значительно раньше этого времени.
Имеется ,например, запись в древнекитайской летописи о появлении
очень яркой кометы в 1002 г. до нашей эры. Может быть это и было
предыдущее появление кометы? В апреле 1996 г. комета Хейла-Боппа
прошла на расстоянии в 120 млн км от Юпитера, который уменьшил
период ее обращения до 2000 лет. Расчеты, выполненные на мощных ком-
пьютерах специалистами по небесной механике в Институте
теоретической астрономии РАН в Санкт Петербурге показали, що через
один оборот, а точнее 26 июля 3984 р. эта комета столкнется с
Юпитером, подобно тому как с этой же планетой столкнулась в 1994 р .
удивительная комета Шумейкеров-Леви 9 (Земля и Вселенная, 1994).
Более года ведутся наблюдения кометы как профессионалами, так и
любителями астрономии. Получены многочисленные фотографии кометы на
крупных телескопах, в том числе и на космическом телескопе Хаббла.
Уникальная серия спектральных наблюдений кометы ХБ была проведена
на 6-метровом БТА и 1-метровом цейссовском телескопах Специальной
астрофизической обсерватории РАН в рамках программы исследования
кометы ХБ Астрономической обсерватории Киевского университета
(руководитель программы К.И.Чурюмов). В течение 7-12 июля 1996 г.
на 1-метровом телескопе Цейсса с помощью эшелльного спектрографа с
длинной, ориентированной по позиционным углам продолженного
радиуса-вектора (направление "Солнце-комета") и перпендикулярно к
нему, было получено 9 спектров кометы ХБ с разрешением 0.1
ангстрема с экспозициями 60 минут (наблюдатели И.Бикмаев,
В.В.Клещенок). На БТА в течение трех ясных ночей 10-12 июля 1996 г.
было получено с помощью планетного спектрографа с длинной щелью,
ориентированной по позиционным углам продолженного радиуса вектора,
перпендикулярно к нему и перпендикулярно направлению движения кометы,
было получено 87 спектров с экспозициями 3 минуты (наблюдатели
В.В.Власюк, А.Н.Буренков, С.В.Додонов). Впервые в мире было проведено
спектральное сканирование головы кометы, позволяющее составить подробную
спектральную картину всей кометы - ее ядра, околоядерной области и
комы. Этот наблюдательный материал даст возможность получить детальные
спектральные характеристики и выяснить природу многочисленных загадочных
джетов, наблюдавшихся в это время в комете ХБ, как с наземных обсерваторий,
так и с помощью телескопа Хаббла. Аномальная джетовая активность
кометы ХБ на больших гелиоцентрических расстояниях является необычной
для комет. Это одна из загадок приближающейся к нам кометы.
Тайна аномальной яркости кометы Хейла-Боппа?
Одной из возможных причин аномальной яркости кометы ХБ уже
за 200 млн км от орбиты Юпитера могут быть огромные размеры ее ядра,
которое представляет собой загрязненный пылинками и обломками
минерального вещества ледяной шар, или, что более вероятно,
неправильной формы скалу, размерами ок. 50-100 км. Это намного
больше размеров ядра кометы Галлея, эффективный диаметр которой
составлял прибл. 6 км. Другой причиной такой яркости кометы
Хейла-Боппа может быть то, что под действием солнечного теплового
излучения ледяная легкоплавкая составляющая начинает испаряться с
поверхности ядра и захватывать с собою пылевую составляющую, которая
образует вокруг ядра атмосферу из пылевых частиц - пылевую кому.
Такая кома может иметь большую протяженность и отражая солнечный
свет образовывать наблюдаемый световой поток. Однако, хорошо
известно, что такой процесс происходит у комет, которые приближают-
ся к Солнцу на расстояние менее 2 а.е. Комета ж Хейла-Боппа
находилась на таком большом расстоянии от Солнца, на каком солнечная
энергия, которая подводится к кометному ядру еще намного меньше той
удельной энергии или теплоты сублимации водяного льда, при которой
начинается интенсивное испарение льда с поверхности ядра. Поэтому
такой процесс относительно ядра кометы Хейла-Боппа представлялся
еще невозможным. Однако кроме водяного льда в состав кометного ядра
могут также входить и более легкоплавкие вещества, например, лед
углекислого газа или угарного газа, у которых удельная теплота
сублимации значительно меньше, чем у водяного льда и поэтому они
могут испаряться с поверхности ядра на более далеких
гелиоцентрических расстояниях, чем вода. Что-то подобное
происходило с ядром кометы Хейла-Боппа, на поверхности которого
сохранились, возможно, довольно толстые слои замерзших реликтовых
субстанций - углекислого газа СО2 или угарного газа СО. В пользу
этого предположения свидетельствуют наблюдения кометы ХБ в
сентябре-ноябре 1995 г., полученные с помощью радиотелескопа
Максвелла на Гаваях (Мауна Кеа), где на частоте 230 Мгц ученые
зарегистрировали излучение молекул СО со средней скоростью
газовыделения молекул СО около 1300 кг за секунду. Льды СО2 или СО
сублимируя с поверхности ядра кометы ХБ, захватывают в космическое
пространство пылевую составляющую и могут таким образом образовывать
огромную пылевую кому вокруг ядра, которое трудно разглядеть через
плотный пылевой экран. Молекулы СО2 попадая в кому фотодиссоциируют
под действием солнечных фотонов и распадаются на атом кислорода О и
молекулу угарного газа СО, т.е. молекулы СО2 могли бы быть
родительскими молекулами относительно молекул угарного газа СО.
Казалось бы, что можно было бы обойтись присутствием только льда СО2
в ядре кометы ХБ, который в свою очередь мог бы обеспечить
наблюдаемое количество молекул СО в атмосфере кометы ХБ. Однако
время фотодисоциации молекулы СО2 на расстоянии кометы от Солнца
6.6 млн км очень большое (около 3.2 лет) и поэтому она не может
быть родительской молекулой для того огромного количества молекул
СО, которое наблюдалось в комете ХБ в 1995 г. А это значит, что на
поверхности ядра кометы лежат огромные реликтовые ледники, в состав
которых входит вместе с другими неизвестными нам веществами и чистый
СО лед. Существование СО льда в ядрах комет может быть хорошим
аргументом в пользу того, что кометное ядро этой кометы образовалось
путем аккреции и конденсации из межзвездной материи или реликтового
первичного вещества протопланетного облака. Еще одной возможной
причиной аномальной яркости кометы ХБ может быть внезапная
вспышка ее блеска на расстоянии 7 а.о., как это периодически
происходит с известной кометой Швассмана-Вахмана 1, которая
движется вблизи орбиты Юпитера почти по круговой орбите. Однако
вспышка если она бы имела место в действительности, должна была бы
уже давно окончиться. До августа 1996 г. наблюдения казалось бы
опровергали эту возможность, так как уже более года комета
Хейла-Боппа продолжала регулярно увеличивать свою яркость при
приближении к Солнцу по типичному для комет закону - обратно
пропорционально квадрату расстояния от Земли и, в среднем, обратно
пропорционально кубу расстояния от Солнца. То есть все шло,
как-будто, к тому, чтобы считать прогноз аномальной яркости кометы
ХБ в 1997 г. справедливым. Однако в сентябре 1996 г. темп усиления
яркости кометы Хейла-Боппа несколько снизился? Конечно еще рано
судить, как долго этот спад будет продолжаться. Однако это
обстоятельство, а также наблюдения многочисленных джетов в
околоядерной области несомненно указывают на необыкновенную
активность кометы. Это, по-видимому, явилось причиной того, что в
движении этой кометы обнаружились довольно заметные негравитационные
силы, индикатором которых явились отклонения наблюденных положений
ядра кометы от теоретических, так называемых значений "О - С"
("Observation" - "Calculation"). Это навело санктпетербургских
астрономов из ИТА РАН А.Г.Сокольского, Ю.Д.Медведева и Е.А.Козлова
на мысль о том, что в настоящее время комета Х ейла-Боппа не имеет
монолитного ядра, а состоит из роя многочисленных вторичных ядер -
фрагментов первичного ядра, которое разрушилось под действием
приливных сил при сближении кометы с Юпитером около 3000 лет тому
назад (в 1063 г. до н.э.). Однако пока что наблюдения на крупнейших
телескопах мира, в том числе и на космическом телескопе Хаббла не
подтверждают эту версию, хотя комета уже находится вблизи орбиты
Марса, т.е. она намного ближе к нам, чем комета Шумейкеров-Леви 9,
множественность строения ядра которой была обнаружена уже на
гелиоцентрическом расстоянии около 5 а.е. даже с более скромными
телескопами, чем телескоп Хаббла.
Ниже приведена эфемерида кометы Хейла-Боппа С.1995 O1, вычисленная
автором по элементам С. Накано 1996 г.
Data TT R.A. (2000)) Decl. Delta r Elong Phase m
----------------------------------------------------------------------------
1996 12 23.0 18 29.87 +02 49.3 2.690 1.867 26.9 13.8 3.5
1996 12 28.0 18 36.72 +03 51.6 2.621 1.803 27.2 14.4 3.4
1997 01 02.0 18 43.99 +05 01.1 2.546 1.740 28.0 15.4 3.2
1997 01 07.0 18 51.75 +06 18.8 2.465 1.677 29.2 16.6 3.1
1997 01 12.0 19 00.04 +07 45.6 2.380 1.614 30.6 18.1 2.9
1997 01 17.0 19 08.94 +09 22.8 2.291 1.551 32.3 19.8 2.8
1997 01 22.0 19 18.56 +11 11.5 2.198 1.489 34.1 21.8 2.6
1997 01 27.0 19 29.04 +13 13.2 2.102 1.427 36.0 23.9 2.4
1997 02 01.0 19 40.58 +15 29.3 2.004 1.367 37.9 26.3 2.2
1997 02 06.0 19 53.42 +18 01.4 1.905 1.308 39.7 28.8 2.0
1997 02 11.0 20 07.90 +20 50.7 1.807 1.251 41.4 31.5 1.8
1997 02 16.0 20 24.47 +23 58.1 1.711 1.196 43.0 34.3 1.6
1997 02 21.0 20 43.71 +27 22.7 1.619 1.143 44.3 37.2 1.3
1997 02 26.0 21 06.43 +31 02.0 1.535 1.094 45.3 40.0 1.1
1997 03 03.0 21 33.56 +34 49.2 1.460 1.049 46.0 42.8 .9
1997 03 08.0 22 06.14 +38 32.1 1.398 1.010 46.2 45.2 .7
1997 03 13.0 22 44.98 +41 51.5 1.351 0.975 46.1 47.3 .6
1997 03 18.0 23 29.95 +44 22.6 1.323 0.948 45.6 48.6 .5
1997 03 23.0 00 19.31 +45 41.6 1.315 0.928 44.8 49.1 .4
1997 03 28.0 01 09.55 +45 35.4 1.327 0.917 43.7 48.7 .4
1997 04 02.0 01 56.77 +44 08.8 1.358 0.914 42.3 47.4 .5
1997 04 07.0 02 38.30 +41 41.0 1.406 0.920 40.7 45.2 .6
1997 04 12.0 03 13.37 +38 36.0 1.468 0.935 39.0 42.5 .7
1997 04 17.0 03 42.47 +35 14.1 1.540 0.957 37.2 39.3 .8
1997 04 22.0 04 06.64 +31 49.5 1.619 0.987 35.3 36.0 1.0
1997 04 27.0 04 26.91 +28 30.5 1.702 1.023 33.3 32.7 1.2
1997 05 02.0 04 44.20 +25 21.2 1.788 1.065 31.4 29.5 1.4
1997 05 07.0 04 59.20 +22 23.2 1.873 1.112 29.4 26.5 1.6
1997 05 12.0 05 12.44 +19 36.4 1.958 1.162 27.6 23.8 1.8
1997 05 17.0 05 24.33 +17 00.2 2.041 1.215 25.9 21.3 2.0
1997 05 22.0 05 35.15 +14 33.4 2.122 1.271 24.5 19.2 2.2
1997 05 27.0 05 45.13 +12 14.8 2.199 1.329 23.2 17.5 2.3
1997 06 01.0 05 54.44 +10 03.1 2.273 1.389 22.3 16.1 2.5
1997 06 06.0 06 03.19 +07 57.2 2.342 1.449 21.7 15.0 2.7
1997 06 11.0 06 11.49 +05 56.0 2.408 1.511 21.6 14.3 2.8
1997 06 16.0 06 19.40 +03 58.6 2.471 1.573 21.8 13.9 2.9
1997 06 21.0 06 26.98 +02 04.2 2.529 1.636 22.4 13.7 3.1
1997 06 26.0 06 34.26 +00 12.0 2.583 1.699 23.4 13.8 3.2
1997 07 01.0 06 41.28 -01 38.7 2.633 1.762 24.8 14.0 3.3
1997 07 06.0 06 48.07 -03 28.4 2.680 1.826 26.4 14.3 3.4
1997 07 11.0 06 54.62 -05 17.6 2.723 1.889 28.2 14.7 3.6
1997 07 16.0 07 00.97 -07 06.8 2.763 1.952 30.2 15.2 3.7
1997 07 21.0 07 07.10 -08 56.2 2.799 2.016 32.4 15.6 3.8
1997 07 26.0 07 13.03 -10 46.3 2.833 2.079 34.6 16.1 3.8
1997 07 31.0 07 18.76 -12 37.3 2.863 2.141 37.0 16.6 3.9
1997 08 05.0 07 24.28 -14 29.4 2.891 2.204 39.4 17.0 4.0
1997 08 10.0 07 29.59 -16 22.9 2.916 2.266 41.9 17.4 4.1
1997 08 15.0 07 34.67 -18 17.8 2.940 2.328 44.5 17.8 4.2
1997 08 20.0 07 39.50 -20 14.3 2.961 2.390 47.1 18.1 4.2
1997 08 25.0 07 44.10 -22 12.4 2.981 2.451 49.7 18.3 4.3
1997 08 30.0 07 48.42 -24 12.1 3.000 2.512 52.3 18.5 4.4
1997 09 04.0 07 52.46 -26 13.5 3.017 2.573 54.9 18.7 4.5