Ученые ДВФУ объяснили расхождения в результатах исследования комет

Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) в составе международной команды астрономов и астрофизиков объяснили несогласованность результатов, полученных тремя независимыми группами исследователей при наблюдении за кометой 41P/Туттля — Джакобини — Кресака (41P/T-G-K). Противоречивые данные, которые возникают из-за разных наборов фотометрических фильтров и областей (апертур) исследований, не опровергают, а дополняют друг друга, а комплексный анализ дает возможность разгадать химический состав пыли в комете. Статья об этом опубликована в Astronomy & Astrophysics.

Исследователи пытаются получить данные о химическом составе комет через анализ преломляемого частицами пыли света. Однако информация о цветовом спектре комет разнится при замерах в разные эпохи наблюдений из-за различного фазового угла (угол Земля-комета-Солнце).

Научная группа сделала важный вывод: активность комет — явление более сложное, чем это считалось ранее. Химический состав кометной комы (газо-пылевого окружения ядра) может меняться очень стремительно, буквально в течение суток. Это связано с процессами в ядре кометы, которая приближается к Солнцу. 

«Как минимум три группы исследователей, наблюдавшие за кометой 41P/T-G-K в 2017 году, получили разные результаты. Цвет кометы у них варьировался от красного до синего. В своей работе мы подробно объяснили, почему так произошло. Обычно полученный цвет нормируется с учетом различной полосы пропускания используемых фотометрических фильтров. Однако во многих исследованиях цвет небесных тел интерпретируют независимо от конкретного набора фотометрических фильтров. Мы показываем, что это не во всех случаях верно», — говорит один из авторов исследования, астрофизик ДВФУ Антон Кочергин.

По словам ученых, причина разнящихся данных о цвете комет кроется в разных наборах фотометрических фильтров. Кроме того, большое значение имеет выбор размера апертуры расчета — окружности определенного радиуса вокруг кометной комы, которую ученые выделяют на кадре с изображением кометы как область исследований. Определив апертуру, они анализируют только сигнал внутри этой окружности. От нее зависит, какие процессы и результаты попадают в анализ. Например, выбор сильно влияет на выявление газа из двухатомной молекулы углерода (С2): его диссоциация происходит на определенном расстоянии от ядра кометы, которое зависит от ее удаленности от Солнца. Значит, правильно выбирая апертуру, можно исключить большую часть сигнала, который дают молекулы C2 и сфокусироваться на анализе пылевой составляющей комы.

Ученый подчеркнул, что противоположная информация о цвете кометы, собранная разными группами с помощью разных наборов фотометрических фильтров, только на руку исследователям. Нельзя дать исчерпывающую характеристику цвету (а цвет напрямую связан с химсоставом пыли кометной комы), и химическому составу лишь по одному наблюдению. Наблюдать и определять характеристики необходимо в динамике. Чем больше замеров сделано, тем точнее выводы. 

«На практике это позволяет получить более глубокое понимание микрофизических свойств кометной пыли, и процессов, протекающих в кометной коме. Эта информация поможет пролить свет на эволюционные процессы Солнечной системы. Многие научные группы по всему миру занимаются этим фундаментальным направлением», — объясняет Антон Кочергин.

В случае с кометой 41P/T-G-K ученым удалось воспроизвести результаты цветовых замеров, полученных практически одновременно с использованием разных фотометрических фильтров. Несмотря на то, что в одном случае был получен синий цвет, а в другом красный, исследователи установили, что оба результата отвечают реальному поведению частиц кометной пыли в коме 41P. Более того, результаты можно воспроизвести, смоделировав рассеяния света пылевыми частицами минерала пироксена. Пироксен — силикат, материал, который входит в состав лунного грунта, а также был доставлен с астероида Итокава и обнаружен в составе кометы 81P/Wild 2. Пироксены —часть кометного вещества, а также материал, который хорошо изучен в лабораторных условиях.

Международная группа исследователей планирует продолжить сотрудничество по наблюдению за небесными телами из разных точек Земли. Это помогает «подхватить» объект исследования в случае неблагоприятных погодных условий в месте расположения одной из обсерваторий. Или же, в случае с различными наборами фильтров, дополнить информацию для последующего анализа. В плане ученых — наблюдение всех комет и астероидов, доступных с имеющимися инструментами.

Результаты работы были получены благодаря сотрудничеству ученых из ДВФУ, Уссурийской обсерватории Института прикладной астрономии Российской академии наук, Астрономического института Словацкой академии наук (Словакия), Астрономической обсерватории Университета имени Тараса Шевченко (Украина), Гуманитарного колледжа Университета Кенхи (Южная Корея), Института космических исследований (США).

Астрофизики ДВФУ в составе международных групп участвуют в нескольких исследовательских проектах. Их результаты публикуются в авторитетных научных журналах Icarus, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Astronomy & Astrophysics и другие. Ранее вместе с российскими и зарубежными коллегами они провели наблюдения за распавшейся кометой ATLAS и пришли к выводу, что в ней содержался углерод. Это открытие поможет определить возраст комет в Солнечной системе. 

Пресс-служба ДВФУ,
press@dvfu.ru