Астрономы разобрались, из чего состоит хвост необычного кометоподобного астероида
Иллюстрация астероида Фаэтон, нагреваемого Солнцем. Поверхность астероида становится настолько горячей, что натрий, содержащийся в породе Фаэтона, скорее всего, испаряется и выбрасывается в космос, в результате чего он становится ярким, как комета, и образует хвост.
Астрономам уже давно известно, что астероид 3200 Фаэтон ведёт себя как комета. Он становится ярче и образует хвост, когда приближается к Солнцу, и служит источником ежегодного метеорного потока Геминиды — хотя большинство метеорных потоков вызывают кометы. Ранее учёные объясняли поведение Фаэтона, похожее на поведение кометы, тем, что при нагреве астероида Солнцем с него слетает пыль. Однако новое исследование с использованием двух солнечных обсерваторий НАСА показало, что хвост Фаэтона вовсе не пыльный, а состоит из газообразного натрия.
«Наш анализ показывает, что активность Фаэтона, напоминающую комету, нельзя объяснить никакой пылью», — сказал аспирант Калифорнийского технологического института Циченг Чжан, ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Planetary Science, в которой сообщается о полученных результатах.
Астероиды, которые в основном состоят из скалистых пород, обычно не образуют хвостов при приближении к Солнцу. Кометы же представляют собой смесь льда и камней, и обычно образуют хвосты, когда Солнце испаряет их лёд. В результате материал с их поверхности улетает в космос, оставляя след на орбите. Когда Земля проходит через этот след, бывшие кусочки кометы сгорают в нашей атмосфере и вызывают рой «падающих звёзд» — метеоритный дождь.
После того как астрономы обнаружили Фаэтон в 1983 году, они поняли, что орбита астероида совпадает с орбитой метеоров Геминид. Это указывало на Фаэтон как на источник ежегодного метеорного потока, хотя Фаэтон был астероидом, а не кометой.
Фаэтон (в кружочке), движущийся на фоне звёзд. Анимация составлена из снимков, сделанных за период в два часа. Снимки были сделаны 15 мая 2022 года, когда астероид шириной 3,4 мили приблизился к Солнцу на расстояние 13 миллионов миль.
В 2009 году Обсерватория солнечно-земных связей НАСА (STEREO) заметила короткий хвост, отходящий от Фаэтона, когда астероид достиг ближайшей к Солнцу точки (перигелия) на своей 524-дневной орбите. Обычные телескопы не видели хвост раньше, потому что он формируется только тогда, когда Фаэтон находится слишком близко к Солнцу. В результате наблюдать его способны только солнечные обсерватории. STEREO также наблюдал развитие хвоста Фаэтона при более поздних сближениях с Солнцем в 2012 и 2016 годах. Появление хвоста сначала подтвердило идею о том, что пыль вылетает с поверхности астероида при нагреве Солнцем.
Однако в 2018 году другая солнечная миссия сделала снимок части следа обломков Геминид и обнаружила сюрприз. Наблюдения солнечного зонда НАСА Parker Solar Probe показали, что след содержит гораздо больше материала, чем Фаэтон мог выбросить во время близкого сближения с Солнцем.
Команда Чжана задалась вопросом, не стоит ли за поведением Фаэтона, похожим на комету, что-то ещё, кроме пыли. «Кометы часто светятся за счёт натрия, когда находятся очень близко к Солнцу, поэтому мы предположили, что натрий также может играть ключевую роль в яркости Фаэтона», — сказал Чжан.
Более раннее исследование, основанное на моделях и лабораторных испытаниях, предположило, что интенсивное тепло Солнца во время близких подходов Фаэтона действительно может испарять натрий внутри астероида и вызывать активность, подобную кометной.
В надежде выяснить, из чего на самом деле состоит хвост, Чжан снова занялся его поиском во время последнего перигелия Фаэтона в 2022 году. Он использовал космический аппарат Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) — совместную миссию НАСА и Европейского космического агентства (ЕКА) — оснащённый цветными фильтрами, позволяющими обнаружить натрий и пыль. Команда Чжана также проверила архивные изображения, полученные со спутников STEREO и SOHO, и обнаружила хвост во время 18 сближений Фаэтона с Солнцем в период с 1997 по 2022 год.
По наблюдениям SOHO, хвост астероида был ярким в фильтре, распознающем натрий, но не был виден в фильтре, распознающем пыль. Кроме того, форма хвоста и его яркость при прохождении Фаэтона мимо Солнца в точности соответствовали ожиданиям учёных, если бы хвост состоял из натрия, но не если бы он состоял из пыли.
Эти данные указывают на то, что хвост Фаэтона состоит из натрия, а не из пыли.
