«Комета Борисова» скоро подлетит к Земле. Почему астрономы называют ее важнейшей кометой в истории?

Космический телескоп «Хаббл» прислал новую фотографию 2I/Borisov — первой межзвездной кометы, открыть которую удалось благодаря российскому астроному-любителю Геннадию Борисову. Комета уже преодолела точку максимального сближения с Солнцем. В ближайшие дни она пройдет на минимальном расстоянии от Земли — 289,8 миллионов километров — и начнет навсегда покидать Солнечную систему. 

Сейчас увидеть 2I/Borisov можно с помощью любительского телескопа, однако уже через несколько месяцев ее яркость сильно упадет, и даже лучшие инструменты астрономов смогут наблюдать комету лишь до конца следующего года. С 30 августа, когда новую комету удалось увидеть Геннадию Борисову, прошло уже больше трех месяцев, так что сейчас — самое время подвести промежуточные итоги и разобраться с тем, что уже известно о первой межзвездной комете.

Комета 2I/Borisov точно не из нашей звездной системы

Параметры траектории, по которой движется 2I/Borisov, сейчас известны довольно точно. Измерения на протяжении нескольких месяцев однозначно указывают на очень большую скорость относительно Солнца (гиперболический избыток скорости) — до попадания в нашу звездную систему комета двигалась со скоростью 32 километра в секунду. Сейчас, за счет притяжения нашей звезды, комета дополнительно разогналась, но этот избыток скорости придется отдать, когда она покинет нашу систему. Тогда скорость упадет почти до исходного значения. «Почти» в данном случае — следствие влияния на комету негравитационных факторов: давления света Солнца, солнечного ветра и потери самой кометой вещества в результате нагревания.

Необычная форма траектории 2I/Borisov однозначно говорит о том, что комета не могла появиться в Солнечной системе. Она обладает рекордным для зарегистрированных комет эксцентриситетом — грубо говоря, ее путь больше похож на прямую, чем на эллипс. И именно этим 2I/Borisov отличается от всех тел Солнечной системы.

Но откуда именно — ученые не знают

2I/Borisov движется практически перпендикулярно плоскости диска Солнечной системы — она влетела к нам из северной полусферы звездного неба, из созвездия Кассиопеи, и движется в южную полусферу — в район созвездия Телескоп. Здесь можно рассмотреть трехмерную модель траектории кометы относительно наших планет — место пересечения эклиптики проходит за орбитой Марса. Точку максимального сближения с Солнцем 2I/Borisov уже преодолела 8 декабря, но Земля еще успеет немного с ней сблизиться — это произойдет 28 декабря.

Несмотря на довольно высокую точность измерений орбиты, установить звездную систему, из которой к нам прилетела комета, невозможно. Межзвездные расстояния настолько велики, что даже очень малые погрешности в параметрах орбиты на таких масштабах дают очень большую область неопределенности. Которая, к тому же, увеличивается за счет сложно прогнозируемых внутренних процессов на комете. Почти сразу после обнаружения кометы польские астрономы указывали на двойную систему Крюгер 60 как возможную родину кометы. Однако дополнительная проверка самих авторов эти расчеты опровергла.

Комета Борисова — второй известный межзвездный объект после астероида Оумуамуа. Но комета круче астероида

Почти два года назад ученые обнаружили астероид, названный впоследствии Оумуамуа — название было позаимствовано учеными из гавайского языка и означает «посланец из прошлого». Анализ траектории показал, что орбита Оумуамуа обладает эксцентриситетом значительно больше единицы, а значит его источником не может быть Солнечная система.

Обнаружение первого межзвездного объекта стало сенсацией в астрономии — до сих пор так близко вещество из других планетных систем рассмотреть не удавалось. Однако астероид — не слишком хороший объект для наблюдения, особенно когда дело касается химического анализа. Ученые могут только изучить спектр света, который отражается от его поверхности. Другое дело комета — она не только активно испускает вещество, нагреваясь под действием солнечного излучения, но и окружена комой — огромным облаком пыли, льда и других частиц, химический состав которых можно пытаться анализировать.

2I/Borisov окружает огромное облако пыли и газа, из-за которого невозможно разглядеть ее (видимо, небольшое) ядро

Если кома кометы растягивается на многие миллионы километров, она называется хвостом. Такого хвоста у 2I/Borisov нет, но облако частиц, которое окружает ядро кометы, все равно очень большое — его размер, 160 тысяч километров, можно оценить, например, на фотографиях, где комета изображена в одном масштабе с Землей.

Плотность газопылевого облака вокруг кометы не только делает ее интересной для анализа, но и, к сожалению, не позволяет напрямую увидеть и измерить ее плотное ядро. В таком случае ученые пытаются размер этого ядра оценить, взяв за основу массу, траекторию, типичную среднюю плотность комет и наблюдающуюся скорость потери вещества. Поскольку важные параметры расчетов (альбедо и плотность) все равно остаются приблизительными, то и оценки размера ядра кометы в тех работах, которые уже опубликованы астрономами, сильно разнятся. Например, последние наблюдения на телескопе «Хаббл» дают ограничения радиуса в рамках не более 500 метров, но не менее 200 метров.

В составе кометы много цианида и мало углерода — и в этом она очень похожа на наши «домашние» кометы

Уже первые измерения спектра отражения кометы, проведенные 20 сентября, спустя всего несколько дней после открытия, позволили обнаружить в коме кометы следы цианида — соединения углерода и азота (С≡N), которое типично для комет Солнечной системы. Измерения проводились на телескопе Уильям Гершель (WHT), затем к ним подключились другие наземные телескопы северного полушария, и даже «Хаббл».

Значительного количества углерода на комете обнаружить не удалось — и это тоже типично для комет Солнечной системы, особенно для комет с небольшим периодом, которые находятся в области влияния Юпитера. Измерения в инфракрасном диапазоне позволили найти и воду — как оказалось, она составляет не более 10% от массы кометы.

Вообще, до сих пор все измерения состава 2I/Borisov не дали ни одного намека на какие-либо межзвездные особенности кометы. Если бы не ее траектория, отличить 2I/Borisov от других известных комет было бы невозможно.

Догнать 2I/Borisov, увы, не получится — но можно готовиться к появлению других межзвездных объектов

Сразу же после подтверждения межзвездной природы кометы, на сервере препринтов arXiv.org появились размышления астрономов о возможной отправке миссии к комете для изучения ее состава. Увы, крайне высокая скорость движения 2I/Borisov не дает шансов ее догнать, даже если бы для этого уже был готов космический аппарат (что, конечно, не так).

Хотя обнаружить комету удалось до того, как она прошла точку максимального сближения с Землей, — в отличие от того же астероида Оумуамуа — ее скорость слишком велика. Скорость даже самого быстрого из существующих межпланетных зондов, составляет 16 километров в секунду, а 2I/Borisov улетает от нас минимум вдвое быстрее.

Расчеты показывают, что для того, чтобы перехватить комету, потребовалось бы запустить аппарат на носителе класса Falcon Heavy не позднее июля прошлого года — за год до фактического обнаружения кометы.

Впрочем, некоторую надежду на то, что в будущем такая миссия может быть реальна, дает проект строящегося телескопа LSST. Он будет иметь огромное поле наблюдений за звездным небом, и его возможности позволят находить объекты наподобие новой кометы гораздо раньше, чем это возможно сейчас. Такие открытия, которые Геннадию Борисову удалось сделать благодаря упорству, смекалке и огромному везению, телескоп LSST может поставить на поток.

Пространство для любительской астрономии сокращается, но лучшим энтузиастам все равно удается внести свой вклад

Несмотря на появление таких проектов как строящийся LSST и большое количество уже известных обзоров неба, любителям все равно пока удается находить неизвестные объекты. В разговоре с «Медузой» Геннадий Борисов объяснил, почему:

«Комету, о которой идет речь, я наблюдал в непосредственной близости от Солнца с помощью телескопа, который сделал сам. Заняло это два, а, может, даже три года. Поиск в предрассветной зоне, близко к горизонту — это целенаправленная стратегия, которую используют многие астрономы-любители. Большие обзорные проекты вроде Pan-STARRS эту область неба документируют хуже всего — там очень большая турбулентность атмосферы, и поглощение высокое и даже чисто механически для больших телескопов есть значительные ограничения. С небольшим любительским телескопом с этими ограничениями справиться проще. И хотя у профессиональных телескопов часто даже матрица больше, чем зеркало моего телескопа — 60 сантиметров, — в этой области неба они работать не могут.

Впрочем, на практике часто дело вовсе не в размере зеркала — я находил новые объекты и на других моих телескопах, которые делал раньше, и диаметр зеркала которых вдвое меньше. Если наблюдать кометы с земли, то это уже не так важно — гораздо большую роль начинают играть такие факторы, как погода и простое везение».

Подробные интервью с другими участниками исследований 2I/Borisov можно послушать в подкасте обсерватории GEMINI.