Открытие первой межзвездной кометы признали официально

Центр малых планет, одна из организаций Международного астрономического союза, официально подтвердила открытие астрономом Геннадием Борисовым кометы C/2019 Q4 (Borisov). Менее года назад другие астрономы обнаружили первый межзвездный астероид. Оба события указывают на высокую частоту появления объектов из других систем в окрестностях Солнца. Свежеоткрытая комета к концу 2019 года должна сблизиться с Землей на дистанцию до 150 миллионов километров, что позволит пронаблюдать ее поведение в деталях.

Комета может достигнуть семнадцатой звездной величины, то есть будет сравнительно яркой на земном небе. Объект летит так быстро, что гравитация Солнца не способна его удержать, поэтому начиная с 2020 года комета начнет удаляться и еще через тысячи лет покинет Солнечную систему. Об открытии сообщается в циркулярном письме Центра малых планет.

Комета C/2019 Q4 (Borisov) названа по имени своего первооткрывателя — сотрудника  Крымской астрономической станции Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ, Геннадия Борисова. Борисов работает инженером станции, астрономия для него – хобби. Однако он добился в нем больших успехов: еще до 2019 года открыл семь «обычных» комет и около трех десятков астероидов. 30 августа 2019 года астроном-любитель, с помощью небольшого 65-сантиметрового телескопа, собранного им некогда самостоятельно, отследил новый объект с очень необычными параметрами.

Во-первых, его скорость относительно Солнца составляла 30,5 километров в секунду. Во-вторых, как показали последующие наблюдения, в том числе и других астрономов, у него крайне необычная орбита – ее эксцентриситет больше трех. До сих пор все открытые в Солнечной системе тела имели эксцентриситет много меньше, менее 1,2.

Эксцентриситетом называют числовую характеристику, показывающую степень отклонения так называемого конического сечения от окружности. В случае небесных тел при эксцентриситете равном нулю орбита является полностью круговой — отклонений от окружности у нее нет. Когда он больше нуля, но меньше единицы, орбита является эллипсоидной, то есть напоминает овал, и чем выше эксцентриситет, тем более вытянут этот овал. При значении эксцентриситета от одного и выше орбита перестает быть замкнутой и становится сперва параболической (эксцентриситет равный одному), а потом и гиперболической. При эксцентриситете равном бесконечности орбита превращается в прямую.

Из этого очевидно, что любое тело с эксцентриситетом орбиты выше единицы покидает Солнечную систему. Однако если его скорость ниже 16,4 километров в секунду, то есть третьей космической скорости, покинуть ее тело не сможет: тяготение Солнца затормозит тело, и эксцентриситет его траектории начнет падать, пока не упадет ниже единицы.

До открытия Борисова были известны всего два тела с эксцентриситетом заметно более единицы. Первое — комета C/1980 E1 (Bowell), открытая в 1980 году, ее эксцентриситет равнялся 1,057. Тем не менее, это была вполне обычная комета из Солнечной системы. Астрономы наблюдали, как она получила эксцентриситет более единицы в восьмидесятых годах, за счет импульса, полученного ею от гравитационного маневра близ Юпитера. Тогда тяготение огромной планеты придало комете скорость выше 23 километров в секунду и слегка изменило ее траекторию, что и позволило объекту начать покидание Солнечной системы.

Вторым объектом с эксцентриситетом орбиты более единицы – а точнее, 1,20 –  был астероид 1I/Оумуамуа, открытый в 2018 году. Анализ его орбиты показал, что он родился за пределами Солнечной системы и просто пролетает через нее со скоростью 26,33 километра в секунду. Так этот объект получил статус первого известного межзвездного астероида.

Комета C/2019 Q4 (Borisov) отличается от 1I/Оумуамуа тем, что ее скорость заметно выше, а кроме того, у нее есть кома — хвост, указывающий на активное испускание кометой газов. Кроме того, ее эксцентриситет выше трех, то есть намного больше, чем у любого известного ранее тела. Комета проносится через нашу систему с довольно умеренным отклонением от прямой траектории – «навылет».

Из-за столь необычных параметров Центр малых планет, расположенный в США, достаточно долго сверял наблюдения нового тела различными телескопами по всему миру, чтобы убедиться, что его крайне экзотические параметры траектории не ошибка наблюдений, а реальность. И вот, наконец, 12 сентября 2019 года он официально признал открытие.

Само по себе обнаружение первой межзвездной кометы – событие крайне важное, но для науки значимы и многие детали последующих наблюдений за самой кометой. К декабрю 2019 года она должна сблизиться с Землей примерно на 150-160 миллионов километров, при этом расстояние от кометы до Солнца будет близко к 300 миллионам километров.

На такой дистанции излучение нашей звезды нагреет «пришельца» достаточно, чтобы с него начали активно испаряться практически все летучие компоненты. Это замерзший угарный, углекислый газы, водяной пар, возможно, метан и многое другое. По конкретному составу комы можно будет сделать уникальные наблюдения и понять, насколько состав комет в других планетных системах отличается от состава их собратьев из нашей системы.

Это особенно интересно потому, что некоторые объекты Солнечной системы давно подозреваются в «неместном» происхождении. Например, астероид 2015 BZ509, открытый в 2015 году, вращается по орбите очень похожей на юпитерианскую, но в противоположном направлении. В теории все объекты, образовавшиеся из протопланетного диска, должны вращаться в том же направлении, что и породивший их диск. Если же какое-то тело вращается «против шерсти», то высока вероятность того, что перед нами мигрант, тело когда-то захваченное гравитацией Солнца и его планет.

Если анализ спектров кометы Борисова покажет сходство ее состава с тем же 2015 BZ509 при отличии от состава других комет нашей системы, то выявлять захваченные межзвездные астероиды и кометы внутри нашей системы станет гораздо проще. Зная об их происхождении, туда можно будет отправить роботизированные зонды, как это делали с астероидом Итокава или кометой Чурюмова-Герасименко. Исследование «на месте» способно принести намного больше деталей, чем любое, даже самое тщательное изучение снимков межзвездных странников. Понимая, чем состав тел вне нашей системы отличается от местных и насколько именно, будет куда проще разобраться в эволюции планетных систем в целом.

Кроме этого, сама частота обнаружения межзвездных объектов, проходящих через внутренние области Солнечной системы, – очень важный параметр, позволяющий оценить сразу несколько моментов. Например, можно будет понять общее количество комет, типичное для других звездных систем. Рассчитать вероятность захвата межзвездных тел Солнцем можно, но пока мы не знаем количество таких тел в окружающем нас галактическом пространстве, от этих расчетов не так много толку.

Наконец, у вопроса с межзвездными кометами и астероидами есть еще одна, весьма приземленная сторона: безопасность нашей планеты.Астероид или комета из нашей системы редко могут «подкрасться» к Земле незамеченными. Как и Земля, они вращаются вокруг Солнца, и поэтому их орбиты замкнуты: они летают по эллипсу или даже кругу. Поэтому и сближаются с нами «местные» постепенно, раз за разом пролетая все ближе и ближе, за счет воздействия гравитации нашей планеты на их траекторию.

А это значит, что они практически не могут ударить внезапно: NASA заранее отслеживает их траектории и возможные даты пересечения с Землей. За годы, а то и десятилетия, к сближению с любым опасным телом можно приготовиться, организовать посылку к нему ядерного боеприпаса (российские исследователи уже обсчитывали такой сценарий), который смог бы отклонить даже крупный астероид с опасного курса.

Совсем не так дело обстоит с «межзвездными» астероидами и кометами. Представим на секунду, что путь C/2019 Q4 случайно пересекался бы с Землей. Открыв комету 30 августа и лишь к 12 сентября, выяснив ее траекторию, земляне имели бы очень мало времени до декабрьского столкновения (именно в декабре комета Борисова подойдет к нам на минимальное расстояние). За три-четыре месяца невозможно подготовить экспедицию, способную отклонить траекторию другого небесного тела.

И это не просто теория. После 2018 года и открытия астероида 1I/Оумуамуа астрономы попробовали найти в траекториях недавно падавших на Землю небесных тел такие, у которых был бы большой эксцентриситет орбиты, указывающий на происхождение из другой системы. Оказалось, что в 2014 году один такой метеороид взорвался в атмосфере над Папуа-Новой Гвинеей. Его размер был всего 0,9 метра, поэтому он дал лишь яркую вспышку в стратосфере и ноль разрушений на поверхности.

Но на его месте мог бы быть куда более крупный объект, а, как мы помним, астероид в десять километров диаметром при попадании в Землю дает взрыв в 100 миллионов мегатонн. Шестьдесят шесть миллионов лет назад взрыв именно такой мощности привел к гибели вообще всех видов крупных наземных существ на нашей планете. Поэтому было бы крайне интересно узнать, с какой частотой крупные тела, подобные комете Борисова или 1I/Оумуамуа, влетают в пределы нашей системы. Если они делают это достаточно часто, человечеству стоит заранее подумать о средствах обороны от них.