Чужой прокрался к Солнцу

Вокруг Солнца может кружиться «чужая» комета

Комета, которая сейчас оказывается рядом с Землёй каждые пять лет, могла появиться в другой системе, у другой звезды. На это указывает уникальный химический состав кометы Мачхольца-1, говорит американский астроном. Проверить гипотезу можно будет уже в 2012 году, когда комета вновь приблизится к Солнцу. Правда, сначала придётся поискать свидетельства внесолнечного происхождения, которые проверка могла бы подтвердить или опровергнуть.

Астрономы, которые изучают происхождение Солнца и его планет, своими лучшими помощниками считают многочисленные кометы, курсирующие по всей Солнечной системе. Эти глыбы льда и пыли слишком малы и рыхлы, чтобы расплавить свои недра и перемешать в них то реликтовое вещество, из которого сформировалась наша планетная семья. В самих планетах, расплавившись, оно давно разделилось на отдельные слои и оболочки.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "click": "on",
    "id": "2196895",
    "incutNum": 1,
    "repl": "<1>:{{incut1()}}",
    "uid": "_uid_2902975_i_1"
}

Когда кометы приближаются к Солнцу, внешние слои кометных ядер начинают испаряться, формируя так называемые комы – гигантские облака пыли и газа, из которых выходят классические кометные хвосты. Этот момент как нельзя хорошо подходит, чтобы направить на комету телескоп и с помощью спектрального анализа отражённого ей света выяснить, из чего состояло то газопылевое облако, из которого вышли Солнце, Земля и каждый из нас.

Однако комета Мачхольца-1, которой посвящена статья в последнем номере Astronomical Journal, может стать другом тех учёных, кого прошлое других звёзд интересует больше, чем происхождение собственной.

Не исключено, что

комета Мачхольца-1 – первый пример «чужой» кометы, зародившейся рядом с другой звездой, потерянной ею и в дальнейшем захваченной Солнечной системой.

На это указывает совершенно необычный химический состав уникальной кометы.

Изучение химического состава позволило учёным разделить кометы на два класса. В хвостах большинства комет на каждую молекулу двухатомного углерода C₂ приходятся несколько сотен гидроксильных групп OH, по которым измеряется общее количество испарившегося водяного льда. Примесей циана – молекул CN – в кометном льду примерно столько же, сколько и C₂, трёхатомных молекул C₃ – в несколько раз меньше. И такой состав держится с приличной по меркам астрономии точностью – вероятно, вещество, из которого 4,5 миллиарда лет назад образовалось большинство комет, было неплохо перемешано.

Однако ещё в середине 1920-х годов русский астроном и белый эмигрант Николай Фёдорович Бобровников, работая в американской Йеркской обсерватории, обнаружил, что комета Джакобини — Циннера резко отличается от всех остальных – C₂ в ней было в несколько раз меньше, чем циана. Позднее были обнаружены и другие кометы подобного состава, содержание многоатомного углерода в которых в несколько раз (а то и десятков раз) ниже нормы.

Как планеты кометы местами поменяли

По современным представлениям, кометы облака Оорта, которые сейчас большую часть времени проводят на далёких окраинах Солнечной системы, на деле зародились ближе комет пояса Койпера. Их родина – между орбитами планет-гигантов, от Юпитера до Нептуна. И эти же гигантские тела, согласно результатам компьютерного моделирования, уже в первые миллионы лет вытолкнули все местные кометы на вытянутые орбиты за счёт так называемого «эффекта пращи», подобного гравитационным манёврам в поле тяготения планет, которыми сейчас разгоняют межпланетные аппараты.

По вытянутым траекториям большинство комет облака Оорта движутся до сих пор, за десятки и сотни тысяч лет своего орбитального периода лишь на какие-то десятилетия заглядывая во внутренние области Солнечной системы; увидеть их – большая удача. И лишь некоторые из ледяных глыб, попав в резонанс с Юпитером, вернулись к Солнцу и сели на короткопериодические орбиты, с которых также легко могут слететь под притяжением той же планеты.

Судьба комет в поясе Койпера, где нет крупных планет, не так драматична. По большей части они остались там же, где и зародились, за теми же редкими исключениями, что попали в резонанс с Юпитером. И хотя его гравитация может без проблем переключить комету из одной категории в другую (сначала призвав во внутренние области, а затем отправив во внешние), большинство жителей двух кометных резервуаров сохранили память о своей родине – в том числе и в химическом составе.

Анализ орбит бедных углеродными молекулами небесных тел показал, что все они когда-то были «извлечены» притяжением Юпитера из так называемого пояса Койпера – «бублика» из орбит комет, карликовых планет и мелких астероидов, в дырку от которого как раз помещаются орбиты восьми больших планет Солнечной системы. А вот большинство комет с «типичным» химическим составом, судя по всему, происходят из куда более обширного резервуара, так называемого облака Оорта – почти сфероидального роя комет, орбиты которых простираются на тысячи и десятки тысяч астрономических единиц (средних расстояний от Земли до Солнца). Судя по всему, отличия химического состава – память о разных условиях образования комет в двух резервуарах (см. врез).

Объект, открытый 12 мая 1986 года калифорнийским астрономом-любителем Дональдом Мачхольцем, не похож ни на «типичные» кометы, ни на их бедных углеродными молекулами далёких родственниц.

Комета Мачхольца-1 (96P) – довольно яркое небесное тело, которое, тем не менее, долго ждало своего открытия, поскольку в перигелии очень близко (втрое ближе Меркурия) подходит к Солнцу и в максимуме блеска теряется на фоне светила. Кроме того, далеко не всегда условия наблюдения с Земли в этот момент оказываются благоприятными.

Удачным оказалось лишь четвёртое после открытия возвращение кометы к перигелию. 12 мая 2007 года, ровно через 21 год после открытия, астроном Дэвид Шлейхер получил спектр объекта с помощью 1,1-метрового телескопа имени Джона Холла Ловелловской обсерватории. По словам Шлейхера, спектр тут же привлёк его внимание. Присутствие циана в нём было практически незаметным, и лишь специальный анализ позволил уловить его следы и измерить концентрацию молекул CN в голове и хвосте кометы.

«Ядовитой» молекулы (её прекурсором является синильная кислота) в Мачхольце-1 оказалось в 70 раз ниже нормы! В 8 и 20 раз меньше, чем положено, оказалось молекул C₂ и C₃. При этом никакого недостатка азота в этом веществе не наблюдалось – например, примесей молекул NH в кометном льде оказалось даже чуть больше среднего. В результате на астрономических диаграммах она оказалась в стороне от всех остальных небесных тел своего класса. А ощущения астрономов, когда они видят такие диаграммы, сродни тем, что испытывает географ, обнаружив вдруг на карте родной Воронеж где-нибудь в южном полушарии.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "incutNum": 3,
    "picsrc": "Положение кометы 96P/Мачхольца-1 (красным) и остальных комет двух основных типов, для которых сделаны соответствующие измерения, на диаграммах относительного содержания различных химических молекул. // David Schleicher, AJ, 2008",
    "repl": "<3>:{{incut3()}}",
    "uid": "_uid_2902975_i_3"
}

До сих пор была известна лишь одна комета с подобными свойства – комета Янаки, открытая японцем Тэцуо Янакой в 1988 году. В её спектре вовсе не удалось обнаружить следов ни циана CN, ни двухатомного углерода C₂. Однако комета Янаки пролетела и ушла обратно на окраину Солнечной системы. А комета Мачхольца-1 возвращается каждые 5 лет и 3 месяца, и изучать её совершенно необходимо, уверен Шлейхер.

По словам учёного, могут быть лишь три объяснения необычному составу, которые можно условно назвать «из пламени», «из льда» и «издалека».

Самое тривиальное — «пламенное» — объяснение состоит в том, что синильная кислота, из которой получается циан, просто-напросто преимущественно испарилась с поверхности – именно из-за частых и очень тесных сближений с Солнцем. Вместе с тем Шлейхер считает это объяснение маловероятным. Компьютерные расчёты в наши дни позволяют достаточно уверенно говорить, сколько времени та или иная комета провела на короткопериодической орбите. И никакой зависимости между этим временем и содержанием углерода и циана найти не удалось. Даже почти разрушенные объекты вроде кометы д'Арреста по химическому составу никак не отличаются от всех остальных. Кроме того, без объяснения остаётся и несоответствие между аномалиями содержания различных молекул.

Не проходит и объяснение, условно названное «из льда», – имеется в виду чем-то особенного льда, образовывавшегося в одном из регионов молодой Солнечной системы. Во-первых, никаких свидетельств столь грандиозной сегрегации элементов в реликтовом газопылевом облаке нет – даже объекты пояса Койпера отличаются от объектов облака Оорта не так уж сильно, а по содержанию циана – вовсе ничем не выделяются.

Поэтому учёный склоняется к самому волнующему объяснению: комета Мачхольца-1 (как, вероятно, и комета Янаки) – пришелица из других миров, от какой-то другой звезды.

Если планетные системы, подобные Солнечной, штука в Галактике распространённая, то и многие другие звёзды должны окружать аналоги нашего облака Оорта. Как показывают расчёты, сближения звёзд друг с другом дестабилизируют орбиты комет, и часть из них оказываются бродягами, которые потом свободно путешествуют от звезды к звезде. Когда-то такая комета пролетела недалеко от Солнца и, что очень важно, Юпитера, который «завернул» гастролёршу на орбиту вокруг нашей звезды, теоретизирует Шлейхер.

Такой экзотический вариант разом объясняет и необычную орбиту объекта, и его удивительный химический состав. Комета Мачхольца-1 – одна из наиболее близко подходящих к звезде «нормальных» комет, а многие «кометы SOHO», которые умудряются забраться ещё ближе, на деле могут быть фрагментами Мачхольца-1, отколовшимися за долгие годы её движения по орбите. При захвате свободного объекта Юпитером такие траектории вполне возможны, хотя Шлейхер отдельно и не считал, насколько они вероятны.

Что же касается химического состава, то здесь объяснение ещё проще. «У другой звезды – другой состав», – говорит учёный. Смущает, правда, то обстоятельство, что таким образом можно объяснить любую химию. А это уже не очень похоже на науку.