V. Лед и пламень
В ночь на 2 декабря 1995 года на мысе Канаверал готовились к старту ракеты-носителя Atlas-2AS. Под ее защитным обтекателем была установлена космическая обсерватория Solar and Heliospheric Observatory, или SOHO, созданная совместно ЕКА и NASA. Менее чем через год этот космический аппарат откроет новую страницу в изучении Солнца и, как это ни странно, комет.
SOHO был отправлен в первую точку Лагранжа (L1), находящуюся на воображаемой линии, соединяющей Землю и Солнце, на расстоянии 1,5 миллиона километров от нашей планеты. Что такое точки Лагранжа или, как их еще называют, точки либрации? На самом деле это вовсе не точки, а огромные области космического пространства, где гравитационное притяжение к двум массивным телам уравновешивается центробежной силой. Таких точек насчитывается ровно пять, математически их открыл в 1772 году французский математик и астроном Жозеф-Луи Лагранж. В то время это открытие было чистой теорией, так как до полетов в космос оставалось еще три века; первый троянский астероид Юпитера – Ахиллес, будет открыт лишь в 1906 году. Как раз астероиды, названные «троянцами», и населяют лагранжевы точки L4 и L5 системы Солнце—Юпитер. Это разреженные облака малых тел Солнечной системы, называемые именами героев Троянской войны. Как и в поэме Гомера, астероиды разделены на два лагеря: в точке L4 расположен Ахейский лагерь, а в точке L5 – троянцы. Сам исполинский Юпитер можно считать неприступными стенами великой гомеровской Трои.
Точки Лагранжа системы Солнце—Земля
Но вернемся к точкам Лагранжа. Вокруг них есть достаточно обширные области, где достигается гравитационное равновесие. Что это дает космонавтике? Все очень просто – космический аппарат, помещенный в такую область, требует минимальных затрат топлива на поддержание своего положения. Конечно, только на бумаге космический зонд, выведенный в точку Лагранжа, будет «приколот» к ней, как бабочка в альбоме лепидоптерафила. В реальности же космический аппарат будет совершать сложные движения по гало-орбитам, и чтобы он не вышел за пределы области гравитационного равновесия, все равно будет необходимо использовать его главный ресурс – топливо – на кратковременное корректирующее включение двигателей. Впервые такой трюк ученые проделали с космическим аппаратом International Sun/Earth Explorer 3 (ISEE-3), о котором я уже рассказывал ранее.
Итак, 2 декабря 1995 года космическая солнечная обсерватория SOHO взяла курс на точку L1 системы Солнце—Земля и завершила свое путешествие в январе 1996 года. В последующие несколько месяцев, как и положено, космический аппарат готовился к научной работе, проверяя и тестируя все свои системы. А тестировать было что! На космической солнечной обсерватории были установлены 16 научных приборов, в том числе и широкоугольный спектрометрический коронограф LASCO (Large Angle and Spectrometric Coronagraph). Причем даже не один, а целых три коронографа с различными полями зрения (C1, C2 и C3). Именно этому инструменту и предстояло вписать новую страницу в историю открытия и изучения комет. Конечно, будет несправедливо не отметить еще два инструмента – ультрафиолетовый спектрометр UVCS (Ultraviolet Coronagraph Spectrometer) и особенно измеритель анизотропии солнечного ветра SWAN (Solar Wind Anisotropies). С помощью первого инструмента тоже были проведены наблюдения нескольких комет, а с помощью прибора SWAN открыты новые кометы. Но, поскольку они не относятся к теме этой главы, давайте вернемся к инструменту LASCO.
А что же такое коронограф? Это специальный телескоп, который позволяет наблюдать и изучать внешние слои атмосферы Солнца – солнечную корону, без помощи Луны. При чем здесь Луна, спросите вы? Все дело в том, что в естественных условиях солнечную корону можно наблюдать лишь во время полного солнечного затмения, когда диск Луны закрывает видимый диск Солнца. У коронографа тоже есть специальный диск, который закрывает Солнце и позволяет наблюдать внешние слои атмосферы нашей звезды.
Коронограф C1, обладавший самым малым полем зрения и наблюдавший за внутренней областью от 1,1 до 3 солнечных радиусов, так и не открыл ни одной кометы. 24 июня 1998 года он вышел из строя, и далее мы не будем его упоминать. Совсем другая судьба ждала коронограф C2. Этот телескоп наблюдал среднюю область, лежащую от 2 до 6,4 радиусов Солнца. Третий коронограф обеспечивал наблюдение за внешней областью – от 3,7 до 33 солнечных радиусов. Как мы видим, поля зрения всех трех коронографов перекрываются. Именно второй и третий коронограф помогли ученым открыть новые семейства околосолнечных комет, позже названных скребущими кометами (sungrazing comets) – главных героев этой главы.
Комета Кирха
Научные наблюдения за Солнцем начались в апреле 1996 года, а уже 22 августа 1996 года на снимках с коронографа были обнаружен первый не идентифицированный движущийся объект… Неверным было бы говорить, что астрономы ничего не знали о скребущих кометах до запуска миссии SOHO. Знали, и на тот момент уже были открыты подобные кометы, причем как при наблюдениях с Земли, так и из космоса. Но давайте на время оставим космический аппарат SOHO и совершим небольшой, но увлекательный экскурс в историю…
14 ноября 1680 года немецкий астроном Готфрид Кирх с помощью телескопа открыл новую комету. Кстати, это было первым официальным открытием кометы с помощью телескопа. 30 ноября комета сблизилась с Землей и с возрастающей скоростью продолжила двигаться в сторону Солнца. В первой половине декабря комета Кирха представляла собой потрясающее зрелище – она была настолько ярка, что наблюдалась даже днем. Ее тонкий и длинный хвост протянулся по небу на 70 градусов! Но вот комета вошла в соединение с Солнцем и стала недоступна для наблюдения. Сейчас мы уже знаем, что она пролетела сквозь самое пекло, всего в 200 000 километрах над внешними слоями нашей звезды.
Вскоре, в январе 1681 года, с другой стороны от Солнца обнаружилась еще одна комета. И то, что комета конца 1680 и начала 1681 годов – одно и то же небесное тело, первым предположил английский астроном Джон Флемстид. Это было настолько революционно для того времени, ведь столпам небесной механики – законам Кеплера, тогда исполнилось всего немногим более полувека, что сам Исаак Ньютон не смог поверить в это предположение. Позже он изменит свое мнение и с помощью другого великого математика и астронома – Эдмунда Галлея – придет к мысли, что и кометы, подобно планетам, движутся по эллиптическим орбитам, но сильно вытянутым (эксцентричным) по сравнению с орбитами планет. А как же астероиды, спросите вы? До открытия первого астероида Церера итальянским астрономом Джузеппе Пьяцци оставалось еще 120 лет…
В XIX веке были открыты еще несколько околосолнечных комет. Анализируя их орбиты, немецкий астроном Генрих Крейц предположил, что все они взаимосвязаны между собой – это могли быть осколки одной гигантской кометы, распавшейся столетия назад. Все околосолнечные кометы, открытые в XX веке, относились к единственному известному на тот момент семейству скребущих комет – семейству Крейца. Одним из бриллиантов этой коллекции стала ярчайшая комета XX века – комета Икэя – Сэки, о которой я обязательно еще расскажу более подробно. Вблизи своего перигелия, который комета Икэя – Сэки проходила 21 октября 1965 года, она уже была недоступна обычным телескопам, но наблюдалась с помощью наземных коронографов. За полчаса до точки максимального сближения с Солнцем японские астрономы зафиксировали распад ядра кометы на три части. Подобное событие было не внове и уже наблюдалось с другой яркой околосолнечной кометой 1882 года. Таким образом, продолжающаяся фрагментация околосолнечных комет увеличивает их общее количество. Дробясь, кометы-осколки становятся все меньше и их все труднее наблюдать с Земли. За несколько лет до запуска космического аппарата SOHO двадцать комет были открыты двумя другим спутниками, изучающими Солнце. По десять околосолнечных комет обнаружили космические аппараты Solwind и SMM (Sun Maxima Mission). Итак, до начала работы миссии SOHO мы знали о существовании в общей сложности около тридцати околосолнечных комет. А теперь пришло время вновь вернуться в 1996 год, к недавно запущенной космической обсерватории.
В течение двух лет после открытия первой кометы в августе 1996 года командой ученых, работавших с космическим аппаратом SOHO, были открыты еще несколько достаточно ярких скребущих комет. Основные работы, направленные на изучение самого Солнца, шли своим чередом, но мы не будем касаться их в рамках этой книги. В общей сложности, к 2000 году было открыто более 200 комет. Ученые прекрасно понимали, что они обнаруживают только яркие, а значит, достаточно крупные скребущие кометы, которые попадаются в поле зрения двух коронографов. Но перед исследователями стояли совсем другие научные задачи, и им попросту не хватало времени и ресурсов более внимательно обрабатывать получаемые кадры. И вот в 2003 году был предложен проект по привлечению к анализу получаемых данных энтузиастов, которые хотели бы помочь в поиске новых комет. Это был один из первых распределенных научных проектов, во главе которого встал американский астроном Карл Бэттамс.
После запуска проекта по коллективному поиску комет на снимках SOHO количество открытий стало неуклонно расти. До 2002 года астрономы знали о существовании только одного семейства околосолнечных комет – Крейца, причем оно так и осталось самым обширным. Более 85 % всех открытых комет принадлежат именно к этой группе. Но с 2003 года были выделены еще несколько групп околосолнечных комет – семейства Мейера, Марсдена и Крахта. Помимо них открыто более 140 комет, которые не могут быть отнесены ни к одному известному семейству. С таким количеством наблюдательных данных и общим количеством открытий астрономы смогли выделить подгруппы в семействах Крейца и Крахта, более точно и достоверно рассчитать эволюцию и динамику околосолнечных комет в целом. Давайте поподробнее рассмотрим каждое семейство.
Семейство Крейца – самые экстремальные из околосолнечных комет, перигелий которых лежит максимально близко к нашему светилу (1–2 радиуса Солнца относительно его центра); они характеризуются ретроградным движением (если смотреть со стороны северного полюса эклиптики, эти кометы двигаются по часовой стрелке, в отличие от большинства объектов Солнечной системы), период их обращения насчитывает сотни лет. Свое название семейство получило в честь немецкого астронома Генриха Крейца, который в 1888 году издал работу, где впервые предположил и обосновал теорию, что кометы 1843, 1880 и 1882 годов являются фрагментами одного родительского тела. Это предположение подтвердилось в последующих научных работах. В настоящий момент считается, что прогенитором самого обширного из известных нам семейства околосолнечных комет была гигантская комета, распавшаяся на два больших фрагмента в 326 году нашей эры. Примечательно, что это катастрофическое событие произошло не вблизи Солнца, где на ядро кометы действуют гигантские гравитационные приливные силы и мощнейшее излучение, а примерно в 50 астрономических единицах от него, то есть за орбитой Плутона, за 30 лет до сближения с Солнцем! Обе части кометы-прародителя, как их называют – суперфрагменты, прошли перигелий в 356 году с разницей в неделю. В 1100 году, через 4 месяца после очередного сближения с Солнцем, фрагмент «I» вновь раскололся. Его осколки стали известны нам как кометы 1843, 1880 и 1887 годов. Фрагмент «II», распавшийся спустя всего 18 дней после перигелия 1100 года, в свою очередь, тоже стал прародителем ярчайших комет: Большой сентябрьской кометы 1882 года и кометы Икэя – Сэки (C/1965 S1). Остается вопрос, почему гигантская комета-прародитель, диаметр ядра которой оценивается в 70–110 километров, распалась на два фрагмента так далеко от Солнца? Какие процессы могли к этому привести? Возможно, ответ кроется в скорости вращения ядра кометы. Как мы знаем, ядра комет очень хрупки и часто имеют неправильную форму. Постепенное увеличение скорости вращения вокруг оси при достижении периода в несколько часов могло привести к разрушению ядра. К сожалению, вряд ли мы когда-нибудь сможем точно ответить на этот вопрос, но к теме вращательной неустойчивости кометных ядер мы еще вернемся.
Помимо длиннохвостой Икэя – Сэки, в XX веке были открыты и другие крупные осколки древнего прародителя: кометы C/1945 X1 (du Toit), C/1963 R1 (Pereyra), C/1970 K1 (White-Ortiz-Bolelli). C/2011 W3 (Lovejoy) пока что последняя из этого семейства, открытая с Земли (астрономом-любителем Терри Лавджоем). Первой кометой семейства Крейца, открытой из космоса, в 1979 году стала C/1979 Q1 (SOLWIND). Это был настоящий прорыв, показавший ученым дальнейший путь исследования околосолнечных комет. Следующая за «Солнечным ветром» миссия Solar Maximum Mission с 1984 по 1989 год открыла еще 10 комет этого семейства. Эти кометы не были обнаружены с Земли из-за их малого размера. Исследователи теперь могли открывать не несколько скребущих комет в столетие, а десятки, а может быть и сотни. Но реальность оказалась еще более ошеломляющей. На данный момент на снимках с коронографов С2 и С3 космического аппарата SOHO открыто уже свыше четырех тысяч новых мини-комет, крохотных каменно-ледяных осколков диаметром от 10 до 100 метров, и для многих из них очередное сближение с Солнцем становится финалом их путешествия. Это следы тех далеких разрушений, что все еще продолжаются, а значит, поток открытий, если на то будет должный поисковый инструмент, еще долго не иссякнет. Стоит отметить, что далеко не все открытые скребущие кометы получают официальное обозначение. Такого права удостаиваются лишь наиболее крупные из них, и сейчас в каталоге кометных орбит имя SOHO носят менее 1,5 тысячи объектов.
Великая комета 1843 года
Единичные открытия прошлого влились в современную мощную статистическую выборку, и теперь мы знаем о природе и эволюции околосолнечных комет намного больше. Конечно, если углубляться в вопрос, то нужно рассматривать выделенные в этом семействе ветвящиеся подгруппы, похожие на генеалогические древа, ведущие свою родословную с раннего Средневековья. Но задача этой книги иная – познакомить вас с кометами. Надеюсь, кто-то из вас увлечется этой темой и, может быть, совершит свои открытия. Чему я был бы несказанно рад.
Вторым по количеству открытых представителей является семейство Мейера. 31 мая 2016 года это количество перевалило за 200 комет. Когда я пишу эти строки, к ним добавились еще 77. Несмотря на то что эта группа колоссально уступает первой, она до сих пор плохо изучена. Ученые не знают прародителя этого семейства, наклонения орбит, периода обращения и среднего размера. Практически ничего. Как же так может быть, спросите вы? Очень просто – почти все объекты этого семейства наблюдаются на коротком промежутке времени, причем лишь в поле зрения узкопольного коронографа C2. Стоит отметить и слабую, практически отсутствующую, «временную кластеризацию» комет этого семейства. То есть все объекты обнаруживаются разрозненно по времени, что не позволяет рассчитать возможные периоды деления объектов-прогениторов. В отличие, к примеру, от семейства Крейца, когда можно наблюдать связанный по времени кластер новых объектов, как будто пролившийся дождевой заряд.
Исходя из всех имеющихся данных, ученые предполагают, что кометы-обломки этой группы очень старые, намного старше 1700-летней истории группы Крейца. Оценки разнятся, но астрономы склоняются к тому, что первичный объект разрушился не менее чем 100 тысяч лет назад, а сейчас мы наблюдаем малые остатки, давно уже иссушенные Солнцем и практически полностью лишенные своих летучих веществ. Если принять во внимание средний темп обнаружения обломков (10–12 объектов в год), то можно предположить, что комета-прародитель была всего несколько километров в диаметре, что хорошо коррелируется со средним размером ядер короткопериодических комет семейства Юпитера.
Рассказ о двух оставшихся группах – Крахта и Марсдена – нужно начать с их общего прародителя – уникальной кометы 96P/Machholz 1. 12 мая 1986 года известный ловец комет Дональд Маххольц осматривал своим опытным взором небо над горами Санта-Круз (Калифорния, США) в исполинский 130-миллиметровый бинокль. В огромном поле зрения, которое давал этот поисковый инструмент, плыли бесчисленные мириады далеких звезд. Вот хорошо знакомые очертания величественной галактики Андромеды, и снова бескрайние звездные поля. Стоп! Опытный глаз наблюдателя засек то, чего здесь не должно быть, ведь он знал наперечет все туманные объекты, доступные его инструменту. В поле зрения телескопа находился тусклый объект, не имеющий явной центральной конденсации. Дональд запомнил его положение относительно галактики Андромеды, которую мог отыскать на небе практически мгновенно, и сверился со справочником. Это место на звездной карте было пустым, и он, отметив положение загадочного объекта красной буквой «Х», продолжил свои наблюдения. Перед рассветом охотник за кометами вновь навел свой исполинский бинокуляр на загадочный объект «Х». Меньше чем за час он заметно сместился на фоне звезд, а значит, в сети попалась новая рыбка… Дональд разбудил свою жену, которая мирно спала на заднем сиденье их автомобиля, и показал ей новую, только что открытую им комету.
Утром Дональд позвонил в Центральное бюро астрономических телеграмм и рассказал о своей ночной находке. На следующую ночь новую комету визуально пронаблюдали Чарльз Моррис и Алан Хейл, тот самый, который прославится своим открытием спустя девять лет. 15 мая директор Центра малых планет (MPC) и Центрального бюро астрономических телеграмм (CBAT) Брайан Марсден опубликовал официальный циркуляр об открытии новой кометы Machholz (1986e) с расчетом первого варианта ее орбиты, построенной всего по семи визуальным наблюдениям. Через две с половиной недели вышел новый циркуляр с уточненной орбитой, выглядевшей очень странно. Комета Маххольца была короткопериодической, с малым расстоянием перигелия (0,13 а. е.), наклонением 60 градусов и периодом обращения немногим более пяти лет.
В последующие годы комета, получившая постоянный номер и переименованная в 96P/Machholz 1, активно наблюдалась. Она долгое время была рекордсменом среди всех нумерованных короткопериодических комет по дистанции перигелия, а ее орбита до сих пор уникальна одновременно высоким эксцентриситетом и наклонением. В 2007 году в обсерватории Лоуэлла были проведены детальные исследования химического состава кометы, результаты которых шокировали ученых. Состав кометы не походил на то, что они привыкли видеть в среднестатистической комете Солнечной системы – он был одновременно обеднен как углеродом (С2, С3) так и еще в большей степени цианом (CN), что дало ученым основание полагать, что эта комета может иметь межзвездное происхождение. К сожалению, точно подтвердить или опровергнуть это заключение не представляется возможным, хотя мы уже многое знаем об орбитальной эволюции этого загадочного странника.
В настоящий момент многие справочники относят комету 96P к семейству Юпитера, хотя текущий параметр Тиссерана TJ = 1,94, говорит нам о том, что формально она относится к семейству кометы Галлея или же является одной из комет облака Оорта. Но все же связь этой кометы с газовым гигантом бесспорна. Периоды обращения кометы и Юпитера вокруг барицентра Солнечной системы точно соотносятся как девять к четырем. Обратное интегрирование орбиты 96P показывает, что примерно 2,5 тысячи лет назад комета Маххольца обладала параметром Тиссерана TJ > 2, то есть относилась к семейству Юпитера (у астероидов Главного пояса TJ > 3). И это еще не все: с периодом примерно в четыре тысячи лет, вследствие резонанса Лидова – Козаи с Юпитером, комета то увеличивает наклонение своей орбиты до 80 градусов с одновременным увеличением дистанции перигелия до одной астрономической единицы, то вновь уменьшает наклонение, опять же с уменьшением расстояния перигелия практически на порядок. Как видите, орбита кометы Маххольца очень нестабильна и в целом нетипична. Вполне вероятно, что давным-давно она все же была захвачена Юпитером, который прервал ее межзвездное путешествие и перевел на гелиоцентрическую орбиту, поселив в Солнечной системе. Ученые считают, что такие события хоть и очень редки (частота их вряд ли превышает одно в 60 миллионов лет), но все же возможны. А теперь, познакомившись с кометой-прародителем, поговорим про два оставшихся семейства околосолнечных комет.
Как водится, оба семейства названы в честь астрономов, первыми «связавших» открытые кометы по некоторым признакам. Это были давно заслуженный кометный специалист Брайан Марсден – многолетний директор Центра малых планет и очень приятный собеседник, с которым я имел честь общаться, и Райнер Крахт – учитель естественных наук школы в Эльмсхорне, немецкий астроном-любитель, вписавший свое имя в астрономическую науку. Правда, вместо этого имени могло быть совсем другое – российское.
Поиском и изучением околосолнечных комет с начала 2000-х годов занимался и наш с вами соотечественник Александр Мимеев. Две первые околосолнечные кометы он открыл летом 2000 года, и эта тема захватила Александра. К ноябрю 2001 года он вместе с сыном написал программу, которая помогала искать кометы на снимках со спутников; у программы были свои нюансы. Большинство охотников за скребущими кометами внимательно изучали лишь нижнюю часть получаемых изображений, где и появлялись все кометы семейства Крейца, Александр же решил начать поиск по всему кадру, чтобы ловить все, что попадется в расставленные им «компьютерные сети». И вот, после месяца таких поисков, которые принесли еще два открытия, 12 декабря 2001 года программа Мимеевых находит новый объект, но совсем не там, где ищут другие – вверху кадра. Александр отправил свои измерения, и его объект подтвердили. Это действительно была новая и странная комета. И тут случилось то, что привело к настоящей научной трагедии. Я не преувеличиваю, так как хорошо понимаю чувства Александра, которые он тогда испытал. Что же произошло? Все банально и, скорее всего, будет даже непонятно многим молодым читателям. У Александра не оказалось денег, чтобы оплатить интернет. Он смог выйти в сеть лишь 1 февраля и узнал, что по данным о его находке – комете, получившей обозначение C/2001 X8 (SOHO), и по данным о других подобных кометах было выделено новое семейство околосолнечных комет – семейство Мейера, а он остался не у дел. Печальная история. Стоит ли говорить, что после этого Мимеев навсегда ушел из кометного поиска, переключившись на астероиды. Плодотворно работая с архивными кадрами, он нашел пропущенные наблюдения многих объектов, что способствовало их нумерации (получению постоянного номера), ведь лишь после этого астероид считается официально открытым и может претендовать на собственное имя.
Но вернемся к двум оставшимся семействам. Итак, обе группы околосолнечных комет Марсдена и, позже, Крахта были открыты на кадрах космического аппарата SOHO; их движение было очень схожим. Кометы обеих групп характеризуются меньшим наклонением орбиты и расстоянием перигелия. В 2003 и 2004 годах две независимые группы ученых пришли к выводу, что все объекты этих двух семейств являются обломками необычной кометы 96P/Machholz 1. По расчетам, разделение с родительским телом произошло в интервале 800–1200 лет тому назад, а различие в параметрах орбит члены обеих семейств получили из-за различного воздействия гравитации Юпитера. Здесь можно выделить двухкратную разницу в среднем наклонении орбит (26,4° для семейства Марсдена и 13,1° для семейства Крахта) и разную ориентацию орбит в пространстве (существенно различаются средние значения аргумента перигелия ω и долготы восходящего узла Ω).
Для обеих групп характерна и временная кластеризация, то есть обычно обнаруживается несколько новых объектов, следующих один за другим с разницей в несколько суток, а затем открытия могут не происходить в течение многих месяцев. Скорее всего, это связано с дроблением ядер мини-комет вблизи перигелия, в результате которого уменьшается их средний размер.
Если говорить о внешнем виде, то визуально открытые кометы обеих групп схожи с околосолнечными кометами семейства Мейера – они выглядят звездообразно, не демонстрируя своей кометной природы практически до максимального сближения с Солнцем, которое в большинстве случаев они успешно переживают. Ученые пока не смогли достоверно определить средний размер этих тел, но, скорее всего, он больше, чем у скребущих комет семейства Крейца и составляет несколько десятков метров в диаметре.
Семейство или, как его еще называют, комплекс Маххольца, в который, помимо скребущих комет, входит и мощнейший метеорный поток Ариетид, продолжает увеличиваться. К примеру, во время прохождения кометой 96P перигелия в 2012 году, были обнаружены два ранее неизвестных фрагмента на схожих с прародителем орбитах. Некоторые ученые предполагают, что уже сейчас могут существовать и другие семейства околосолнечных комет, состоящих из обломков 96P, которые вследствие гравитационного воздействия Юпитера обладают более далеким перигелием и просто не попадают в поле зрения коронографов космического аппарата SOHO. Так что новые космические аппараты, изучающие Солнце, смогут продолжить научную летопись «Льда и пламени».
И, как обычно, существуют исключения из правил. В данном контексте это неклассифицированные околосолнечные кометы, которые не могут быть включены ни в одну из групп. В этот список входят как короткопериодические, так и долгопериодические кометы, которые в общей сложности представляют лишь 5 % от известной на данный момент популяции околосолнечных комет. Я расскажу о самых интересных из них.
Первой кометой обсерватории SOHO, в итоге не отнесенной ни к одному из семейств, стала долгопериодическая комета C/1997 B4 (SOHO), которую 21 января 1997 года открыл все тот же Райнер Крахт. Спустя несколько лет другой, австралийский астроном-любитель, о котором я еще буду рассказывать в последней главе книги, – Майкл Маттиаццо, обнаружил первую негрупповую комету C/2004 V13 (SWAN), но не на кадрах с коронографа, а с помощью установленного на космическом аппарате SOHO инструмента для изучения анизотропии солнечного ветра – Solar Wind ANisotropies, или SWAN. Этот прибор не способен обнаруживать крохотные осколки, которыми в массе своей и являются мини-кометы четырех семейств, но достаточно результативен в открытии и изучении классических комет. Особенно он незаменим в условиях плохой видимости изучаемого объекта с Земли из-за его малой элонгации.
Отдельно стоит отметить четыре нумерованные короткопериодические кометы SOHO: 321P, 322P, 323P и 342P, которые наблюдались уже в нескольких появлениях. Причем 322P и 323P – это единственные короткопериодические кометы SOHO, которые удалось увидеть не только на снимках с коронографа, но и при наблюдениях с Земли! Если говорить о статистике, то большинство околосолнечных комет, не принадлежащих ни к одному семейству, являются долгопериодическими кометами с большим наклонением орбиты. К сожалению, их изучение ограничено из-за очень короткого времени наблюдения (наблюдательной дуги) и плохой астрометрической точности коронографов. Исключением можно назвать всего несколько комет, включая C/2015 D1 (SOHO), наблюдавшуюся в течение четырех суток, вплоть до ее гибели в ослепительных лучах Солнца и, безусловно, самую известную и наиболее хорошо изученную околосолнечную комету, открытую с Земли в российской обсерватории Астрономического научного центра (АНЦ) – C/2012 S1 (ISON). Эта комета непременно заслуживает отдельного рассказа.
В ночь на 21 сентября 2012 года над горой Шатджатмаз, недалеко от курортного Кисловодска, было чистое небо. Купола и крыши многочисленных белых павильонов были открыты, и вверх смотрели разнообразные телескопы, занимавшиеся той ночью различными задачами. Сорокасантиметровый широкопольный телескоп «Сантел-400», произведенный московской фирмой «Сантел-М» (оптик Анатолий Санкович), искал новые астероиды и кометы…
Как это часто бывает, эту комету могли открыть и американские коллеги, на снимки которых она уже попадала 28 декабря 2011 года (обзор Маунт Леммон) и ровно месяц спустя, 29 января 2012 года (обзор Pan-STARRS). Тогда блеск еще не открытой кометы составлял 20-ю звездную величину, и эти непривязанные измерения ждали своего часа в базе данных так называемых «одноночников» – непривязанных измерений, которые не удалось отождествить с уже известными объектами Солнечной системы и рейтинг «интересности» (NEOR) которых не позволил им напрямую попасть на страницу подтверждения новых объектов (NEOCP). Поэтому когда через трое суток после открытия вышел официальный циркуляр, то там сразу была представлена очень точная орбита, основанная на наблюдательной дуге в девять месяцев. Но и это еще не вся история открытия. Уже позже, когда астрономы, работающие на телескопе Pan-STARRS, решили вручную проверить те архивные кадры, на которых комета должна была находиться, то отыскали ее на снимках от 9 декабря, 26 и 10 ноября и даже – барабанная дробь – 30 сентября 2011 года! Но автоматическая система обнаружения не заметила этот объект. В оправдание можно сказать, что на самых ранних снимках блеск кометы составлял 21,1 звездную величину, хотя, безусловно, это далеко не предельная величина для данного телескопа. Новая комета вполне могла быть открыта в течение зимы и практически всей весны 2012 года – пока она не ушла на соединение с Солнцем во второй половине мая. Когда же комета вышла из него, достигнув элонгации в 60 градусов, то сразу была поймана теми, кто осматривал в ту ночь сегмент предрассветного сумеречного неба – Виталием Невским и Артемом Новичонком.
Об открытии сказано уже много, поэтому перейдем к самой комете и ее орбите, которая была очень интересной. C/2012 S1 (ISON) представляла собой околосолнечную комету, которая не подпадала под характеристики ни одного семейства скребущих комет. Она должна была пройти перигелий 28 ноября 2013 года всего в 0,0125 астрономической единицы, что для динамически новой кометы является по-настоящему серьезным испытанием. Мнения о том, что комета не переживет сближение с Солнцем, стали высказываться практически сразу же после опубликования ее орбиты. И я был с ними согласен. Эта уверенность строилась на оценке эмпирического параметра, называемого пределом Бортля, который стал заглавием моей первой художественной книги. Расскажу о нем подробнее.
Предел Бортля
Данный оценочный критерий в 1991 году предложил известный визуальный наблюдатель комет и их исследователь Джон Бортль. В своей статье он представил эмпирически выведенную формулу линейной зависимости расстояния перигелия от абсолютной звездной величины кометы, практически – от ее размера. Это линейный график, которой проводит границу «выживаемости» динамически новых комет при их первом тесном сближении с Солнцем. И новая скребущая комета находилась в «зоне смерти».
Весь 2012 год комета ISON медленно наращивала свой блеск, достигнув 16-й звездной величины. Да, ее яркость увеличивалась не так стремительно, как многие ожидали, но настоящий сюрприз она преподнесла в первой половине 2013 года, когда вместо увеличения блеска стала демонстрировать его пусть и небольшое, но все же падение. И это при том, что комета все ближе и ближе подходила к Солнцу. К началу июля, когда она скрылась от наблюдателей в лучах нашей звезды, ее блеск отставал от графика уже на две звездные величины. Астрономическое сообщество с нетерпением ждало, какой же покажется комета после соединения? Первым, 12 августа 2013 года, ее пронаблюдал Брюс Гэри (Аризона, США). Новости были неутешительными: блеск кометы находился на уровне 14-й звездной величины или даже слабее, а до перигелия оставалось всего три месяца. В октябре блеск кометы вплотную подобрался к десятой звездной величине, диаметр ее головы оценивался в 3–4 угловые минуты, а хвост вытянулся до скромной десятой части градуса. C/2012 S1, скажем прямо, не впечатляла.
Комета C/2012 S1 (ISON)
Все изменилось 13–14 ноября, когда комета, как будто опомнившись, стала резко набирать яркость. Скорее всего, в этот момент начали сублимироваться льды глубокого залегания; небольшие поверхностные запасы льда уже давно истощились. За сутки блеск кометы вырос на полторы звездные величины и продолжил быстро расти. К исходу 14 ноября был взят рубеж шестой звездной величины, и австралийский любитель астрономии Крис Уайатт заявил о видимости кометы ISON невооруженным глазом. Спустя несколько дней после вспышки рост яркости кометы немного замедлился. К 21 ноября, за неделю до перигелия, он составлял 4m. На снимках комета выглядела потрясающе – компактная зеленая голова и достаточно длинный и прямой голубоватый хвост с двумя доминирующими джетами-струями. Комета была все ниже и ниже на горизонте и скоро скрылась для земного наблюдателя.
22 ноября она вошла в поле зрения космического аппарата STEREO-A. На кадрах узкопольной гелиосферной камеры HI-1 в тот момент были видны две кометы – на переднем плане сияла длиннохвостая ISON, а чуть выше и впереди летела комета Энке. 27 ноября, за сутки до своего перигелия, C/2012 S1 показалась и в поле зрения коронографа C3 космического аппарата SOHO. 28 ноября комета облетела Солнце. На кадрах с коронографа казалось, что она испаряется, постепенно тускнея, но через несколько часов после перигелия ее блеск вновь стал увеличиваться. Все наблюдатели, которые могли следить за кометой лишь благодаря космическим аппаратам для изучения Солнца, воспрянули духом – казалось, что комета выжила и вот-вот подарит нам потрясающий по своей красоте хвост. Но чуда не произошло… Уже на снимках от 30 ноября стало ясно, что комета погибла, превратившись в облако пыли и газа. 18 декабря комету, а точнее то, что от нее осталось, наблюдал космический телескоп «Хаббл», но на том месте, где должно было находиться ее ядро, не обнаружилось ни одного объекта размером более полутора сотен метров. Первое, такое долгое путешествие кометы из облака Оорта к Солнцу, как это часто бывает, оказалось и последним.
Итак, поведав о тысячах открытий, я думаю, стоит рассказать и об уникальной судьбе космического долгожителя и одного из главных героев этой главы – космического аппарата SOHO, который многократно превзошел тот срок службы, что был ему изначально отмерен. И это при том, что спустя всего два года после старта миссия могла быть прервана, но космический аппарат без одной из своих основных систем продолжает успешно работать по сей день!
24 июня 1998 года. Это был обычный рабочий день – дежурная группа команды управления космическим аппаратом занималась своими рутинными делами, как вдруг начались необъяснимые перебои со связью. Она то пропадала, то самопроизвольно восстанавливалась. Об этом были немедленно оповещены все ведущие специалисты миссии – инженеры и ученые пытались понять, что происходит в полутора миллионах километров от них, там, где сейчас заходило закатное красное Солнце. В 23:18 по всемирному времени бортовая система передала на Землю сообщение о потере «захвата» Солнца и перешла в аварийный режим. Специалисты, которые успели прибыть в пункт управления, начали реанимационные работы, пока еще не понимая, что произошло. В 04:43 контакт с космическим аппаратом был потерян. По принятой телеметрии было видно, что SOHO теряет электропитание из-за падения эффективности солнечных панелей, уже не направленных на нашу звезду. Аппарат неконтролируемо вращался. Вечером 25 июня с помощью антенны сети Дальней космической связи (DSN), расположенной недалеко от Мадрида, была предпринята попытка передачи первой процедуры аварийного восстановления, но безрезультатно.
Через три дня в Центр космических полетов имени Годдарда (Мэриленд, США) прибыла группа специалистов ЕКА. Мозговой штурм не дал результатов – космический аппарат молчал, по-видимому находясь в режиме гибернации для накопления и сохранения той электроэнергии, которую еще вырабатывали солнечные панели, когда на них, пусть и под малым углом, но все же попадал свет. Анализ данных показал, что перед тем, как начались первые проблемы со связью, на космическом аппарате проводили обычную процедуру калибровки гироскопов, отвечающих за поддержание ориентации в пространстве, и, скорее всего, ключ к разгадке был связан именно с ними. Из Тулузы пришли неутешительные расчеты. Ученые смоделировали температурный режим на борту космического аппарата при среднем отклонении от Солнца в 45 градусов и выдали свой прогноз – в области тени температура приборов может достичь –62 градусов по Цельсию. Нужно было что-то делать, и срочно!
На 23 июля запланировали уникальный поисковый эксперимент – нужно было найти иголку в безграничном космическом пространстве. Космический аппарат должен был все еще находиться вблизи области L1, но где точно, никто не знал. Ранним утром 305-метровый радиотелескоп Аресибо (Пуэрто-Рико) выдал импульс мощностью 580 киловатт на частоте 2,38 гигагерца в направлении предполагаемого учеными-баллистиками положения SOHO. Приемником отраженного сигнала служил 70-метровый радиотелескоп в Голдстоуне (Калифорния, США). И хотя это был вовсе не канун Рождества, но чудо произошло! Потерянный космический аппарат нашелся именно там, где и было предсказано специалистами по небесной механике. Помимо положения в пространстве, ученые смогли определить ориентацию спутника и период его вращения – 52,8 секунды на полный оборот вокруг своей оси. Новые расчеты помогли установить точное время, когда можно будет предпринять очередную попытку связи.
3 августа в 22:51 была поймана несущая частота SOHO – связь была установлена. 8 августа на борт была успешно передана команда переключения на запасную аккумуляторную батарею и отключения всех устройств, не участвующих в спасении аппарата. 12 августа было решено пустить всю получаемую энергию на отогрев той части гидразинового топлива, что уже успела замерзнуть. 30 августа эта операция успешно завершилась, и 3 сентября начали отогревать топливную систему. Через пять дней была предпринята первая попытка включить двигатели ориентации, но безрезультатно – топливные каналы все еще оставались замороженными. И вот, 16 сентября, разбрасывая в космическое пространство облако блестящих на солнце льдинок, двигатели заработали. SOHO начал медленно разворачиваться к Солнцу. 25 сентября миссия по космическому спасению была триумфально завершена. Все системы, кроме двух вышедших из строя гироскопов, работали штатно. И это при том, что, судя по накопленной телеметрии, отдельные приборы при неконтролируемом вращении испытывали перепад температур с +100 до –120 градусов Цельсия!
Все инструменты были официально возвращены в научную эксплуатацию к 24 октября. Но проблема поддержания ориентации была все еще не решена, и несколько месяцев аппарат использовал двигатели, тратя жизненно необходимый запас топлива. В это время на Земле не покладая рук работала команда ученых и программистов, они в режиме цейтнота писали новое программное обеспечение, которое позволило бы космическому аппарату обходиться без гироскопов. А за каждую неделю двигатели расходовали по семь литров гидразина… И вот 29 января 1999 года новая управляющая программа была успешно загружена на борт и после перезапуска систем, 1 февраля, SOHO стал первым в истории космонавтики стабилизированным по трем осям космическим аппаратом, не использующим гироскопы. Вот так завершилась долгая, трудная, но чрезвычайно успешная работа ста шестидесяти человек, спасших для науки главного открывателя околосолнечных комет Солнечной системы.
Завершая рассказ о космических аппаратах, помогающих нам изучать удивительных «мотыльков», летящих на свет Солнца, я должен упомянуть и о другом космическом аппарате, а точнее, паре аппаратов STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory). Они были запущены через десять лет после SOHO. Конечно, их вклад в открытие околосолнечных комет несравним с этим космическим долгожителем, но все же и эти аппараты внесли свою лепту в изучение странников Солнечной системы.
26 октября 2006 года ракета-носитель Delta II с двумя аппаратами-близнецами на борту стартовала с мыса Канаверал. После серии нетривиальных маневров оба космических аппарата направились к месту своей работы. Реальное путешествие по правилам небесной механики, в отличие от фантастических фильмов, было долгим. STEREO-A (Ahead, летящий впереди Земли) и STEREO-B (Behind, отстающий) заняли свои позиции лишь в январе 2009 года. Осенью того же года обоими аппаратами был проведен эксперимент по поиску небольших «троянских» астероидов Земли, но безрезультатно. Данные, полученные в ходе работы спутников STEREO, предоставили ученым новые знания о Солнце, солнечном ветре, корональных выбросах и в целом о космическом пространстве между Солнцем и Землей. Близнецами были даже открыты 122 новые затменно-переменные звезды, но кометный улов остался весьма скромным.
В период с 2008 года, когда оба аппарата продолжали «расходиться», чтобы занять свое рабочее положение для стереоскопического наблюдения солнечного диска, до осени 2014 года, когда прервалась связь со спутником STEREO-B, они официально открыли девять комет. Шесть из них оказались околосолнечными кометами семейства Крейца (C/2008 D1, C/2008 D2, C/2008 D3, C/2008 D4, C/2008 E5 и C/2008 E6, все носят имя STEREO), две – долгопериодическими, с эксцентриситетом орбиты близким к единице и периодом обращения более 10 тысяч лет (C/2009 G1 и C/2014 C2). Девятая, короткопериодическая комета семейства Юпитера (414P/STEREO), ко всему прочему, еще и сближается с Землей. Но, помимо новых открытий, важно и изучение комет, открытых другими. И STEREO-B сыграет одну из главных ролей в истории космической странницы, о которой мы поговорим в последней главе.
История самого космического аппарата трагична. 1 октября 2014 года STEREO-B был переведен в плановый сервисный режим для проверки систем, в том числе и автономного режима управления. Несколькими днями ранее подобные работы уже провели на STEREO-A, где все прошло без замечаний. Но в этот раз возникли проблемы. Внезапно связь с аппаратом прервалась. Паники не было, ведь у NASA уже имелся успешный опыт реанимации SOHO, но тот находился «всего» в полутора миллионах километров от Земли, тогда как STEREO-B был почти в двести раз дальше!
Первоначальное мнение членов команды миссии о том, что спутник начал неконтролируемое вращение, получило свое подтверждение при анализе последней полученной телеметрии. К сожалению, давно не разгружавшиеся маховики системы стабилизации не смогли погасить все нарастающую скорость вращения, вызванную, скорее всего, ошибочным включением двигателей. Солнечные панели, не сориентированные на Солнце, быстро теряли эффективность, и аппарату стало не хватать электропитания. Он перешел в спящий аварийный режим. NASA с помощью Сети дальней космической связи, не зная точного положения космического аппарата, продолжало безрезультатные попытки выйти с ним на связь, «прощупывая» космическое пространство в надежде, что тот «услышит» зов с Земли. И вот, спустя 22 месяца, 21 августа 2016 года чудо произошло! Связь восстановилась, и на борт космического аппарата загрузили команды, которые должны были минимизировать расход электроэнергии и стабилизировать ситуацию. Но это не помогло – аппарат неконтролируемо дрейфовал, и солнечные панели опять отвернулись от Солнца. 23 сентября нестабильная связь была вновь утеряна, и как оказалось – уже навсегда. Спустя два года, 17 октября 2018-го, NASA официально заявило о потере космического аппарата STEREO-B, но его брат-близнец все еще продолжает работать и получать новые научные данные.
На этом я завершаю свой краткий рассказ о скребущих кометах. И кстати, любой из вас может попытаться добавить в эту историю несколько своих строк. Космический аппарат SOHO все еще работает, и снимки с его коронографов и инструмента SWAN все так же доступны для всех. Дерзайте, и может быть, вам повезет открыть новую маленькую частичку Солнечной системы и встать в один ряд с Рейнером Крахтом, Майком Мейером, Ворачате Бунплодом (безусловным рекордсменом, открывшим более 700 мини-комет) и другими наблюдателями, уже вписавшими свои имена в летопись «Льда и пламени».
