Серия «Кометы»

Орбита кометы C/2024 G3 (ATLAS) очень похожа на орбиту кометы C/2024 S1 (ATLAS), которая в конце октября 2024 года распалась рядом с Солнцем. В отличие от предыдущего объекта, эта комета подойдёт не столь близко к Солнцу, поэтому вполне может пережить прохождение перигелия. Схожесть орбит двух комет намекает на их общее происхождение. Скорее всего обе они относятся к семейству Крейца и являются осколками Большой кометы 1106 года.

Как и у других комет семейства Крейца, хорошие условия для её наблюдения возможны только в Южном полушарии. Её можно будет попытаться разглядеть в утреннем небе за несколько дней до прохождения перигелия и в течение нескольких вечеров после этого. Непосредственно момент её прохождения перигелия теоретически может наблюдаться из Северного полушария. Несмотря на то, что она может достичь яркости Венеры, её близость к Солнцу в этот момент вряд ли позволит разглядеть её в дневном небе. Будьте осторожны при наблюдении кометы: ни в коем случае не смотрите на Солнце, чтобы не получить ожог сетчатки глаза.

Изначальный размер ядра кометы Шумейкеров–Леви 9 оценивается в 5 км. В середине 19-го века перигелий её рассматриваемой орбиты находился недалеко от орбиты Юпитера. В афелии комета приближалась к орбите Сатурна. Её орбита имела небольшой эксцентриситет, то есть была слабо вытянутой. Также она имела небольшой угол наклона к плоскости эклиптики и плоскости орбит Юпитера и Сатурна.

При выбранных параметрах встреча кометы с Юпитером могла произойти ещё в самом начале 20-го века. Эта встреча привела к гравитационному захвату кометы Юпитером, и она стала вращаться вокруг него. Комета попала в сферу Хилла, то есть область пространства, в которой планета может удерживать спутник, несмотря на гравитацию Солнца. Однако видео наглядно показывает, что траектория кометы не является замкнутой.

Комета выполняла серию нескольких вытянутых витков вокруг Юпитера. Затем делала несколько оборотов вокруг него по почти круговой орбите. Комета не могла выйти на замкнутую орбиту вокруг Юпитера из-за сильных гравитационных возмущений со стороны Солнца. Чередование вытянутых и круговых витков происходило по мере движения Юпитера вокруг Солнца. Полный цикл чередования занимал примерно то же самое время, за которое газовый гигант делал два оборота вокруг центрального светила. За это время непрерывно менялась ориентация орбиты кометы по отношению к Солнцу. Она то поворачивалась к звезде ребром, то оказывалась развёрнутой к ней плашмя. В некоторые моменты времени комета оказывалась несколько ближе к Солнцу, которое с большей силой притягивало её к себе. Это сильно дестабилизировало орбиту кометы и приводило к довольно резкой смене её ориентации в пространстве.

Во время выполнения вытянутых витков вокруг газового гиганта, комета иногда проходила всего в нескольких миллионах км от него. В такие моменты очень сильно возрастает неопределённость в расчётном положении кометы. Дело в том, что координаты любого небесного объекта известны с некоторой погрешностью. Каждое тесное сближение объекта с планетой увеличивает неопределённость в координатах на один или даже на два порядка. Из-за этого невозможно точно сказать, когда именно комета Шумейкеров–Леви 9 вышла на орбиту вокруг Юпитера. Существуют оценки, что она могла быть захвачена им лишь в середине 60-х или даже в начале 70-х годов прошлого века. Однако сценарий, показанный в этом видео (что комета пробыла на орбите Юпитера почти сотню лет), также вполне возможен.

Достоверно известно, что 7 июля 1992 года произошло особо тесное сближение кометы Шумейкеров–Леви 9 с Юпитером. Она прошла всего в 40 тыс км от атмосферы планеты. Это сближение было настолько тесным, что мощные приливные силы Юпитера разорвали ядро кометы на множество фрагментов. Комета была открыта Юджином и Каролиной Шумейкерами и Дэвидом Леви 24 марта 1993 года. В тот момент она уже представляла собой множество обломков. Был обнаружен по меньшей мере 21 фрагмент, растянувшийся вдоль траектории движения в виде цепочки. После открытия кометы и вычисления её траектории стало ясно, что дальнейшее движение фрагментов приведёт к их столкновению с Юпитером. Все расчёты подтвердились. Падение фрагментов происходило в течение недели: с 16 по 22 июля 1994 года. Осколки падали на Юпитер со скоростью свыше 60 км/с. Это приводило к колоссальным взрывам в атмосфере газового гиганта. Мощность каждого из взрывов многократно превышала мощность совокупного ядерного потенциала, накопленного на Земле.

Сами моменты падения не наблюдались с Земли, так как столкновение каждого объекта происходило на обратной стороне Юпитера. Однако хорошо были видны последствия столкновений. Облако раскалённого газа, образующееся при взрыве в момент входа обломков в атмосферу Юпитера, поднималось на огромную высоту. В результате, это облако можно было наблюдать с Земли. Также с Земли хорошо были видны тёмные следы от взрывов в атмосфере Юпитера, которые по размеру превышали нашу планету. Эти следы можно было заметить в течение многих недель после взрывов. Моменты падения фрагментов наблюдались космическим аппаратом Галилео, который в это время как раз направлялся к Юпитеру.

Это грандиозное событие, произошедшее 30 лет назад, стало первым наблюдаемым столкновением двух небесных тел. Оно дало понимание, какую важную роль играет Юпитер в защите Земли. Самая большая планета Солнечной системы принимает на себя значительную часть ударов астероидов и комет.

Моделирование и визуализация выполнены автором этой публикации с помощью программного обеспечения собственной разработки. При расчётах учитывалось взаимное влияние друг на друга Солнца, всех планет Солнечной системы, Луны и кометы. Также при расчёте учитывались релятивистские эффекты. Негравитационные эффекты, связанные с испарением вещества ядра кометы и возможным столкновением фрагментов друг с другом, не учитывались. На протяжении большей части этого видео размеры небесных тел показаны сильно преувеличенными по сравнению с расстояниями между ними.

Первые наблюдения слабого туманного пятнышка позволили грубо определить орбиту кометы. Выяснилось, что объект относится к семейству Крейца – комет, которые подходят очень близко к Солнцу. Объекты этой группы являются осколками одной большой кометы, которая когда-то распалась на фрагменты при прохождении вблизи Солнца. Существует предположение, что прародительницей комет семейства Крейца является Большая комета 1106 года. Одной из самых известных представительниц этой группы является комета Икэя–Сэки, которая в 1965 году сияла в небе в 60 раз ярче полной Луны! Последней наблюдаемой кометой семейства Крейца была комета Лавджоя, которая наблюдалась в конце 2011 года.

Первые предварительные расчеты показывали, что новая комета C/2024 S1 (ATLAS) скорее всего упадёт на Солнце. В этом видео показывается траектория кометы, вычисленная автором этой публикации на основе 123 наблюдений по данным на 1 октября 2024 года. Траектория является слабо гиперболической, а значит Солнце не сможет удержать комету в Солнечной системе. Причём, комета на своём пути к Солнцу не имела сближений с газовыми гигантами. По-видимому, избыток её скорости возник из-за каких-либо негравитационных эффектов, и это является любопытной темой для дальнейших исследований.

Согласно моим расчётам комета C/2024 S1 (ATLAS) пройдёт всего в 534 тыс км от поверхности Солнца – это меньше одного солнечного радиуса. Это произойдёт 28 октября 2024 года примерно в 11:00 по Всемирному времени. Скорость кометы относительно Солнца превысит немыслимые 460 км/с, что в 15 раз выше орбитальной скорости Земли! А её хвост может вытянуться на десятки или даже сотни миллионов километров. То есть длина хвоста кометы может превысить расстояние от Солнца до Земли. Однако есть риск, что комета C/2024 S1 (ATLAS) не переживёт прохождение перигелия. Мощное приливное воздействие Солнца с большой вероятностью может разрушить её ядро. В этом случае комета распадётся на несколько небольших фрагментов, которые растянутся вдоль её орбиты. Каждый из фрагментов также будет отбрасывать свой собственный небольшой хвост. Распад кометы ускорит полное испарение её вещества, однако могут остаться фрагменты, состоящие из нелетучих элементов.

Комету будет видно в утреннем небе Южного полушария Земли за несколько дней до 28 октября и в течение нескольких дней после (если она не распадётся). В Северном полушарии можно будет увидеть ярчайший хвост только 28 октября в течение нескольких часов, там, где в это время уже наступят сумерки. В это время хвост будет настолько ярким, что его можно будет попытаться разглядеть даже днём, если чем-то загородиться от ослепительного Солнца. Хвост будет начинаться практически от самого Солнца и может пересекать значительную часть неба. Колоссальная скорость кометы позволит жителям Земли в реальном времени наблюдать поворот кометы и её хвоста вокруг Солнца. Её оборот вокруг Солнца будет происходить 28 октября 2024 года примерно с 07:00 до 15:00 с кульминацией в 11:00 (по Всемирному времени). Совокупная яркость кометы и её хвоста во время кульминации может в несколько раз или даже в десятки раз превысить яркость полной Луны. Будьте осторожны при наблюдении кометы: ни в коем случае не смотрите на Солнце, чтобы не получить ожог сетчатки глаза.

Моделирование и визуализация выполнены автором этой публикации с помощью программного обеспечения собственной разработки. Визуализация кометы и её хвоста также придумана и реализована автором этой публикации. При расчётах учитывалось взаимное влияние друг на друга Солнца, всех планет Солнечной системы, Луны и кометы. Также при расчёте учитывались релятивистские эффекты. Негравитационные эффекты, связанные с испарением вещества ядра кометы, не учитывались. На протяжении части этого видео размеры небесных тел показаны сильно преувеличенными по сравнению с расстояниями между ними.

Комета C/2023 A3 (Цзыцзиньшань–ATLAS) прибыла к нам из облака Оорта – самой отдалённой области Солнечной системы. Если это не первое её сближение с Солнцем, то предыдущее состоялось несколько миллионов лет назад. Она была обнаружена в 2023 году на фотографиях, сделанных в тот момент, когда находилась на расстоянии более миллиарда километров от Солнца. Затем её отыскали и на более ранних снимках 2022 года, что позволило точнее определить её орбиту. Первые расчёты позволили предположить, что осенью 2024 года по яркости она сможет ненадолго превзойти звезду Вега.

Комета C/2023 A3 (Цзыцзиньшань–ATLAS) обладает ретроградной орбитой, то есть движется вокруг Солнца в направлении, противоположном движению планет. Точку перигелия она пройдёт 27 сентября на минимальном расстоянии 0.39 а.е. (58.6 млн км) от Солнца. Это расстояние близко к размеру большой полуоси орбиты Меркурия. Её максимальная скорость относительно Солнца составит 67.3 км/с. Наибольшей яркости (–0.21 звёздной величины) комета достигнет в ночь с 30 сентября на 1 октября. В этот момент её смогут наблюдать жители Южного полушария перед восходом Солнца в созвездии Льва неподалёку от созвездий Чаши, Секстанта и Девы. 12 октября комета пройдёт на минимальном расстоянии 0.47 а.е. (70.6 млн км) от Земли. Таким образом, она окажется примерно посередине между Солнцем и Землёй, и её хвост будет направлен в сторону Земли. С середины октября комету смогут наблюдать жители Северного полушария вечером после захода Солнца. Но её яркость начнёт стремительно убывать, и уже к концу октября её невозможно будет увидеть невооружённым глазом.

Орбита кометы C/2023 A3 (Цзыцзиньшань–ATLAS) очень близка к параболе. Причём входила она во внутреннюю часть Солнечной системы по замкнутой траектории, имеющей форму огромного вытянутого эллипса. А покидать Солнечную систему она будет по незамкнутой слабо гиперболической траектории. Значит эта комета практически наверняка уже никогда не вернётся к Солнцу. Всему виной гравитационные возмущения от планет, в первую очередь газовых гигантов: Юпитера и Сатурна. Впрочем, внезапные выбросы вещества с ядра кометы могут внести некоторые изменения в её траекторию. И существует небольшая вероятность, что комета C/2023 A3 (Цзыцзиньшань–ATLAS) всё-таки останется в Солнечной системе.

Моделирование и визуализация выполнены автором этой публикации с помощью программного обеспечения собственной разработки. Визуализация кометы и её хвоста также придумана и реализована автором этой публикации. При расчетах учитывалось взаимное влияние друг на друга Солнца, всех планет Солнечной системы, Луны и кометы. Также при расчете учитывались релятивистские эффекты. Негравитационные эффекты, связанные с испарением вещества ядра кометы, не учитывались.