Исследование скорости извержения крупной пыли из ядра комет по наблюдениям их аномального хвоста

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2012, том 55, №3__________________________________

АСТРОФИЗИКА

УДК 523. 6

Член-корреспондент АН Республики Таджикистан Х.И.Ибадинов, А.Г.Сафаров

ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТИ ИЗВЕРЖЕНИЯ КРУПНОЙ ПЫЛИ ИЗ ЯДРА КОМЕТ ПО НАБЛЮДЕНИЯМ ИХ АНОМАЛЬНОГО ХВОСТА

Институт астрофизики АН Республики Таджикистан

По наблюдениям аномального хвоста определена скорость извержения крупной метеороид-ной пыли из ядра 20 комет.

Ключевые слова: кометы - аномальный хвост - скорость извержения пыли.

У части комет наблюдаеся пылевой хвост, направленный к Солнцу, то есть аномальный. Olbers [1], изучив аномальный хвост кометы С/1823 Y1, пришел к заключению, что аномальный хвост у кометы наблюдается лишь несколько дней и после прохождения кометой точки перигелия орбиты. Впоследствии выяснилось, что это не так. У некоторых комет аномальный хвост наблюдался и до перигелия в течение многих дней. Механическую теорию образования кометных пылевых хвостов основали Ф.В.Бессель и Ф.А.Бредихин [2-4]. Согласно этой теории, аномальный хвост является результатом синхронного выброса крупных пылевых частиц из ядра кометы в сторону Солнца. Этот хвост, как и нормальные пылевые хвосты II и III типов (состоящих из пылевых частиц размерами 105-10-3 см), формируется под действием сил гравитации и лучевого давления Солнца. Только воздействие лучевого давления Солнца на частицы аномального хвоста незначительно, так как этот хвост состоит из крупных метеороидных частиц, размерами более 10-3 см. У этих частиц эффективное ускорение ц (отношение ускорений, приобретаемое частицей под действием фотонного излучения и гравитации Солнца) равно нулю, поэтому они двигаются вокруг Солнца под действием его гравитации и образуют метеороидные рои. Отклонение орбиты таких частиц от орбиты кометы-родительницы определяется, в основном, начальными условиями - скоростью и углом выброса частиц из ядра кометы.

Ф.А.Бредихин [2,3], изучив аномальный хвост кометы 109Р/1862 O1, пришёл к выводу, что этот хвост отражает акт постепенного превращения части кометного вещества в метеороидный рой и основал теорию образования метеороидных роев, связанных с аномальными хвостами комет. А.А.Белопольский [5], С.К.Всехсвятский [6], К.Д.Покровский, С.В.Орлов [4,7], П.Б.Бабаджанов [8] и другие, исследуя аномальные хвосты ряда комет по визуальным и фотографическим наблюдениям, определили скорости выброса частиц аномального хвоста из ядра кометы. Скорости оказались более 1 км/с. С.В.Орлов [4] интерпретировал такие скорости как результат столкновения каменистого ядра кометы с метеороидами. Сейчас стало очевидно, что ядро кометы состоит из конгломерата различных льдов и тугоплавких метеороидных частиц, и скорости, превосходящие 1 км/с извержения крупной

Адрес для корреспонденции: Ибадинов Хурсанд Ибадинович, Сафаров Абдулджалол Гафурович. 734042, Республика Таджикистан, г.Душанбе, ул. Бухоро, 22. Институт астрофизики АН РТ. E-mail: ibadinov@mail.ru; aj_safarov@mail. ru

пыли из ядра значительно больше тепловых скоростей молекул при сублимации льдов ядра и для обеспечения больших скоростей извержения пыли из ядра нужны другие механизмы.

С некоторыми метеороидными роями встречается Земля, и мы наблюдаем метеорные явления. Многие другие метеороидные рои не пересекают орбиту Земли, и мы о них не имеем информации, а они представляют угрозу другим планетам и межпланетным космическим аппаратам. Исследование активных процессов в кометном ядре, в том числе выброс из него вещества аномального хвоста, имеет важное фундаментальное значение в понимании природы, структуры и свойств ядра и прикладное значение - выяснение условий образования метеороидных роев и их распределении в Солнечной системе. Комет с аномальных хвостом не много, и исследование условий образования такого хвоста представляет особую ценность.

Целью настоящей работы является выяснение скоростей извержения вещества аномального хвоста из ядра комет и общих закономерностей образования такого хвоста у комет.

В большинстве литературных источников об аномальном хвосте даются сведения о наблюдаемой длине хвоста в градусах дуги и его наблюдаемом позиционном угле относительно точки севера, то есть даются сведения в картинной плоскости. Известно, что иногда аномальный хвост на самом деле не является таковым. Такой хвост называется псевдоаномальным и выглядит аномальным из-за условий проектирования изображения кометы на картинную плоскость. Истинность аномального хвоста устанавливается только после перспективного проектирования наблюдаемой формы хвоста на плоскость орбиты кометы. Существует несколько методов перспективного проектирования изображения кометы на плоскость её орбиты. Для нашего случая (сведения о позиционном угле Р хвоста и его длине 8) наиболее приемлемым является метод Н.Д.Моисеева [9], и мы и его использовали при проектировании изображения кометы на плоскость её орбиты. Мы составили каталог комет с аномальным хвостом и начали детальное исследование условий образования такого хвоста каждой кометы. Наш каталог включает 60 комет и значительно расширяет каталог А.Деменко [10], который содержит информацию об аномальном хвосте 16 комет.

Для определения скорости извержения частиц аномального хвоста из ядра необходимы данные о кометоцентрических координатах (^, частиц во время наблюдения 1;, время ^ выброса частиц из ядра и элементы орбиты кометы. Самым сложным является определение времени выброса частиц из ядра кометы и угла О, под которым они выброшены относительно радиус-вектора г кометы. Принимая О = 0о (выброс по радиус-вектору в направлении Солнца), С.В.Орлов [4] находил время выброса частиц из разницы истинных аномалий ф кометы во время наблюдения аномального хвоста и выброса частицы из ядра, то есть по величине (ф - ф1). В силу того, что аномальный хвост прямолинейный и направлен к Солнцу, имеем приблизительно:

Численное значение истинной аномалии кометы ф1 в момент выброса частицы позволяет, по известным элементам орбиты кометы, определить время выброса. Например, для параболической орбиты кометы [11]:

к (t1 — Т) 1 1 3

V---- = х^ + - tg,

л/2^^ 2 3 2

где k - постоянная Гаусса, T - время прохождения кометы через точки перигелия орбиты, q - расстояние перигелия орбиты. При известных £, и ^ частиц хвоста скорость их выброса из ядра легко определяется из соотношения [7]:

g = Туїї2 +Л2

І — ^ '

Результаты наших исследований скорости выброса из ядра частиц аномального хвоста 20 комет представлены в таблице, где приведены обозначения комет по [12], дата (Т) прохождения кометы через перигелий орбиты, время (1) наблюдения аномального хвоста, время (1^) и скорость (V) выброса частиц аномального из ядра кометы.

У комет С/1883 D 1, С/1932 М 1, С/1954 О 1, С/1968 Н 1, С/1969 Т 1, С/1973 Е 1, 109Р/1862 01 и С/1995 О1 в одном появлении наблюдалось образование аномального хвоста и деления ядра кометы. У кометы С/1883 D 1 после месяца выброса частиц аномального хвоста наблюдался другой фрагмент кометы и это свидетельствует о большой скорости частиц (4.45 км/с), выброшенных из ядра кометы.

Таблица

Скорость выброса пылевых частиц из ядра кометы по наблюдениям аномального хвоста

№ п/п Комета Т 1 І1 V, км/с Источник, ссылки

С/1823 У1 09.93-12.1823 22.01.1824 1.36 5

1.48 6

С/1844 и1 14.2-12.1844 11.01.1845 03.01.1844 1.50 5

2 26.12.1844 0.29 6

01.7-01.1844 0.16 8

3 С/1877 в1 27.30-04.1877 15.05.1877 30.03.1877 0.50 Авторы

С/1883 Б1 19.4-02.1883 28.02.1883 23.01.1883 0.28 Авторы

02.03.1883 19.01.1883 4.45 Авторы

5 С/1892 Е1 07.15-04.1892 02.04.1892 08.03.1892 2.62 Авторы

6 Б/1894 Б1 09.93-02.1894 28.02.1894 08.02.1894 0.06 Авторы

С/1910 А1 17.58-01.1910 29.01.1910 18.6-01.1910 0.51 4

26.01.1910 18.4-01.1910 0.85 6

26.01.1910 18.8-01.1910 0.21 7

15.5-01.1910 0.56 8

8 С/1921Е1 10.45-05.1921 12.05.1921 06.05.1921 0.31 Авторы

9 С/1922 и1 26.5-10.1922 06.11.1923 26.12.1921 0.90 Авторы

10 С/1931 О1 11.06.1931 12.08.1931 15.06.1931 1.10 Авторы

11 С/1931 Р1 25.08.1931 17.10.1931 23.08.1931 3.90 Авторы

12 С/1932 М1 24.09.1932 27.06.1932 23.06.1932 0.82 Авторы

13 С/1939 В1 6.85-02.1939 12.01.1940 28.01.1940 0.74 Авторы

14 С/1954 01 01.93-06.1954 02.08.1954 15.04.1954 0.21 Авторы

15 С/1968 Н1 16.27-05.1968 24.07.1968 03.05.1968 0.25 Авторы

16 С/1969 Т1 21.26-12.1969 26.12.1969 08.11.1969 0.003 Авторы

17 С/1973 Е1 28.4-12.1973 14.01.1974 30.10.1973 1.10 Авторы

18 С/1975 V2 21.18-12.1975 03.01.1975 10.12.1975 0.02 Авторы

19 С/1987 Р1 7.27-11.1987 08.01.1988 01.09.1987 1.39 Авторы

№ п/п Комета T t t1 V, км/с Источник, ссылки

С/1995 О1 01.04.1997 05.10.1997 01.04.1996 0.35 Авторы

20 11.03.1997 0.17 13

21 С/1999 Т2 24.46-11.2000 24.04.1999 24.05.1998 0.20 Авторы

22 C/1999 H1 11.17-07.1999 09.08.1999 14.06.1999 1.86 Авторы

23 С/2002 Т7 23.04.2004 15.04.2004 01.04.2004 1.70 14

24 C/2004 F4 17.09-04.2004 02.05.2004 01.04.2004 0.90 Авторы

109P/186201 23.42-08.1862 30.07.1862 0.59 3

01.06.1862 3.10 5

25 11-12.5.1862 1.20 6

02.07.1862 3.60 6

11.05.1862 1.18 8

Выводы

Исследование условий образования аномального хвоста 20 комет показывает, что скорости извержения крупной пыли из ядра комет D/1894 F1, C/1969 T1 и C/1975 V2 можно, в принципе, объяснить сублимацией льдов ядра и выносом пыли молекулами. У других комет скорость извержения значительно больше тепловых скоростей молекул. Возможно такой выброс пыли из ядра этих комет обусловлен взрывными процессами в ядре или столкновением ядра с другим небольшим космическим телом.

Поступило 16.01.2012 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Olbers G. - AN, 1829, v. 8, pp. 469-470.

2. Бредихин Ф.А. О хвостах комет. - М.: ГТТИ, 1934, 236 с.

3. Бредихин Ф.А. Этюды о метеорах. - М.: Изд-во АН СССР, 1958, 548 с.

4. Орлов С. В. Кометы. - М.: ОНТИ, 1935, 280 с.

5. Belopolsky А.А. - Annales de l'Odservatoire de Moskou, serie 2, v. I, 1886, pp. 65-69.

6. Всехсвятский С. К. - А.Ж, 1932, т. 9, № 3-4, с. 166-172.

7. Орлов С. В. Труды Государственного астрономического института МГУ. - М., 1928, т. 3, вып. 4, с. 74-77.

8. Бабаджанов П.Б. Исследование скоростей извержение вещества из ядер комет. Труды САО ТаджССР, т. V (XXXVIII). - Сталинабад, 1955, 70 с.

9. Моисеев Н. Д. - АЖ, 1924, т. 1, вып. II, с. 79-85.

10. Деменко А. А. - Физика Луны и планет. - Киев: Наукова думка, 1964, с. 126-137.

11. Ибадинов Х.И. - ДАН ТаджССР, 1981, т. 24, № 1, с. 22-27.

12. Marsden B.G., Williams G.V. Catalogue of cemetery orbits. 1996, llth ed - IAU Minor planet center, Cambridge, USA, 110 p.

13. Boehnhardt H. - Earth, Moon and Planets, 2003, v. 93, № 1, рр. 19-35.

14. Ибадинов Х.И., Сафаров А.Г. - Вестник ТГНУ, Душанбе: Сино, 2007, № 3/35, с. 88-90.

Х.И.Ибодинов, Л.F.Сафаров

ТЛЗДИЦИ СУРЪЛТИ HXPG^H ЧЛНГЧЛ^И KЛЛGН ЛЗ ЯДРGИ KGME^^G ЛЗ РУИ МУШG^ИДЛИ ДУМИ ЛНGМЛЛИИ GH^G

Институти астрофизикаи Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон

Дар макола аз руи мyшоx,идаx,ои думи аномалии 20 кометах,о сyръати аз ядрои комета партофта шyдани чангча^ои калони метеорй мyайян карда шyдааст.

Калима^ои калиди: кометауо - думи аномалії - суръати ихроци чангча.

Kh.I.Ibadinov, A.G.Safarov INVESTIGATION OF THE EJECTION VELOSITY OF BIG DAST PARTICLES FROM COMET NUCLEUS ON THE BASIS OF ITS ANTI TAIL OBSERVATIONS

Institute of Astrophysics, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan Gn the basis of comet anti tail observations the ejection velocity of big meteoroid particles from 20 comet’s nucleus was founded.

Key words: comets - anti-tails - ejection velocity dust.