Хвост Фаэтона, похожий на комету, состоит не из пыли
Странный астероид стал еще более странным.
Мы уже давно знаем, что астероид 3200 Фаэтон ведет себя как комета. Он становится ярче и образует хвост, когда находится вблизи Солнца, и является источником ежегодного метеорного потока Геминид, хотя большинство метеорных потоков вызывают кометы. Ранее ученые объясняли поведение Фаэтона, похожее на поведение кометы, тем, что пыль вылетает из астероида, когда его нагревает Солнце. 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, похожая на комету, не может быть объяснена никаким видом пыли», — сказал аспирант Калифорнийского технологического института Циченг Чжан, ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Planetary Science, в которой сообщается о полученных результатах.
Астероиды, состоящие в основном из скалистых пород, обычно не образуют хвостов при приближении к Солнцу. Кометы же, представляющие собой смесь льда и камня, обычно образуют хвосты, поскольку Солнце испаряет лед, сбрасывая материал с их поверхности и оставляя след на их орбитах. Когда Земля проходит через след, эти кометные кусочки сгорают в нашей атмосфере и вызывают рой падающих звезд — 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.
В 2009 году Обсерватория солнечно-земных связей НАСА (STEREO) заметила короткий хвост, отходящий от Фаэтона. В тот момент астероид достиг ближайшей к Солнцу точки (или 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, чтобы наблюдать его. STEREO наблюдала развитие хвоста Фаэтона при сближениях с Солнцем в 2012 и 2016 годах. Появление хвоста 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 своего сближения с Солнцем.
Команда Чжана задалась вопросом, не стоит ли за поведением Фаэтона, похожим на комету, что-то еще, кроме пыли. «Кометы часто светятся ярким натриевым излучением, 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 к Солнцу 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) — который имеет цветные фильтры, позволяющие 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, определяющем натрий, но не был виден в фильтре, определяющем пыль. Кроме того, форма хвоста и его яркость при прохождении Фаэтона мимо Солнца в точности соответствовали ожиданиям ученых, 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.
«Мы не только получили действительно замечательный результат, который перевернул 14-летние представления о хорошо изученном объекте», — сказал член команды Карл Баттамс из Военно-морской исследовательской лаборатории, — «но мы также сделали это, используя данные двух гелиофизических космических аппаратов — SOHO и STEREO, которые совсем не предназначались для изучения подобных явлений».
Чжан и его коллеги теперь задаются вопросом, не являются ли некоторые кометы, обнаруженные SOHO вовсе не кометами.
Многие другие «кометы», подлетающие к Солнцу, также могут не быть кометами в обычном понимании ледяных тел, а быть каменистыми астероидами, такими как Фаэтон, нагретыми Солнцем», — пояснил Чжан.
Тем не менее, остается один важный вопрос: Если Фаэтон не выбрасывает много пыли, то как этот астероид поставляет материал для метеорного потока Геминид, который мы наблюдаем в декабре каждого года?
Команда Чжана подозревает, что какое-то разрушительное событие несколько тысяч лет назад — возможно, кусок астероида, отколовшийся под воздействием вращения Фаэтона, — заставило Фаэтон выбросить миллиарды тонн материала, который, по оценкам, составляет поток обломков Геминид. Но что это было за событие, остается загадкой.
Ответы на эти вопросы может дать предстоящая миссия Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) под названием DESTINY+ (сокращение от Demonstration and Experiment of Space Technology for Interplanetary voyage Phaethon fLyby and dUst Science). Ожидается, что в конце этого десятилетия космический аппарат DESTINY+ пролетит мимо Фаэтона, сделает снимки его каменистой поверхности и изучит пыль, которая может существовать вокруг этого загадочного астероида.
