13 августа 2018 - Наука и инновации
Ученые ДВФУ: эффект Умова позволит посчитать космическую пыль и раскрыть тайны Вселенной

Responsive image

Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) разрабатывают методику для расчета соотношения пыли и газа в оболочке и хвосте космических комет. Исследования под руководством ведущего ученого Школы естественных наук ДВФУ Евгения Зубко совместно с коллегами из США, Украины и Финляндии помогут проникнуть в историю образования Солнечной системы и понять процессы, которые происходили на разных этапах формирования Вселенной. Новейшие результаты опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Группа исследователей пытается решить фундаментальную для современной астрофизики задачу — оценить отражающую способность (альбедо) частиц космической пыли по их способности рассеивать солнечный или звездный свет. Для этого ученые исследуют оптические характеристики пылевых частиц в оболочке и хвосте комет. В основе разрабатываемой методики лежит эффект Умова — обратная зависимость между отражающей способностью объекта и поляризацией света: чем ярче объект, тем ниже его поляризация. Это соотношение было выведено российским физиком Николаем Умовым в 1905 году.

Как отмечает Евгений Зубко, до недавних пор считалось, что эффект Умова нормально работает только для крупных однородных поверхностей — например, Луны и других планет и спутников. Недавно удалось зафиксировать, что эффект также проявляется для «облаков», состоящих из отдельных, но однородных частиц. Астрофизики использовали компьютерное моделирование, чтобы выяснить, как эффект Умова поведет себя на двухкомпонентных и более сложных частицах неправильной формы. Моделирование показало, что эффект будет наблюдаться и в смесях частиц. При этом соотношение альбедо и поляризации может изменяться в зависимости от плотности облака частиц.

Изучая степень линейной поляризации, которую приобретает солнечный свет, когда рассеивается частицами кометной пыли, ученые весьма точно оценивают отражательную способность пылевых частиц. Эта характеристика крайне важна для измерения общего количества выброшенной из кометы пыли. Последний параметр позволяет улучшить методы оценки отношения объемов выброшенной из кометы пыли и газа. Это соотношение — одна из важнейших характеристик эволюционного пути кометы, которая позволяет примерно понять, в какой части Солнечной системы она была образована.

«Знание отношения объемов пыли и газа может дать нам представление о том, какие стадии эволюции прошли разные кометы, а также, что происходило в момент зарождения Солнечной системы. Но если посчитать количество газа в комете легко, то с частицами пыли все не так просто, — пояснил Евгений Зубко. — Когда мы измеряем отраженный солнечный свет, возникает вопрос, а сколько же было частиц пыли, которые его отразили. Ключевая информация, которая нужна для ответа на этот вопрос — отражательная способность частиц. Однако разные частицы ведут себя по-разному. Отличие в отражательной способности «темных» и «светлых» частиц кометной пыли может достигать нескольких десятков раз. Сегодня это общая проблема, возникающая и в других астрофизических задачах — например, при оценке объема вещества в протопланетных дисках, наблюдаемых у других звезд».

По словам Евгения Зубко, только широкое взаимодействие групп астрофизиков из разных стран способно привести к качественному прорыву в этой области исследований. Методику анализа соотношения пыли и газа, основанную на эффекте Умова, в перспективе можно применять не только для изучения комет. Скорее, это ключ к пониманию процессов формирования и эволюции других планетных систем, а, следовательно, и Солнечной системы.

Пресс-служба ДВФУ,
press@dvfu.ru