Дивний астероїд став ще дивнішим.
Досі ми знали, що астероїд 3200 Phaethon (Фаетон) поводить себе як комета. Він світлішає та утворює хвіст, коли перебуває поблизу Сонця, і є джерелом щорічного метеорного потоку Гемініди. Хоча за більшість метеорних потоків відповідальні комети. Науковці вбачали кометну поведінку Фаетона в тому, що пил вилітає з астероїда, коли його обпалює Сонце. Однак нове дослідження з використанням спостережних даних від двох сонячних обсерваторій NASA показує, що хвіст Фаетона зовсім не пиловий, а насправді складається з газу натрію.
«Наш аналіз показує, що кометну активність Фаетона неможливо пояснити будь-яким видом пилу», — сказав аспірант Каліфорнійського технологічного інституту Цічен Чжан (Qicheng Zhang), який є першим автором статті, оприлюдненої в Planetary Science Journal. У ній повідомлено про результати дослідження.
Астероїди, які здебільшого є каменями, зазвичай не утворюють хвостів, коли наближаються до Сонця. Комети, однак, — це суміш льоду та каміння, і зазвичай утворюють хвости, коли Сонце випаровує їхній лід. Речовина покидає поверхню ядра комети і утворює пиловий слід уздовж орбіти такого небесного тіла. Коли Земля проходить крізь слід уламків, ці шматочки комети згорають у нашій атмосфері та створюють рій «зір, що падають», — метеорний дощ.
Після того, як у 1983 році астрономи виявили Фаетон, вони зрозуміли, що орбіта астероїда збігається з орбітою метеорів потоку Гемініди. Це вказувало на Фаетон як на джерело щорічного метеорного потоку, хоча Фаетон був астероїдом, а не кометою.
У 2009 р. Обсерваторія сонячно-земних зв’язків (Solar Terrestrial Relations Observatory, STEREO) NASA помітила короткий хвіст, що тягнеться від Фаетона, коли астероїд досяг найближчої точки до Сонця (перигелію) на своїй 524-денній орбіті. Звичайні наземні й космічні телескопи раніше не бачили хвіст, бо він утворюється лише тоді, коли Фаетон перебуває надто близько до Сонця. Такі спостереження можуть виконувати тільки сонячні обсерваторії космічного базування. STEREO також бачив розвиток хвоста Фаетона під час наступних зближень із Сонцем у 2012 та 2016 роках. Зовнішній вигляд хвоста підтверджував ідею, що пил виривається з поверхні астероїда, коли його нагріває Сонце.
Однак у 2018 р. інша сонячна місія зняла частину сліду метеора з потоку Гемініди і виявила дивину. Спостереження сонячного зонда NASA Parker Solar Probe («Сонячний зонд Паркера») показали, що слід містить набагато більше речовини, ніж Phaethon міг би викинути під час свого близького наближення до Сонця.
Наукова група Чжана зацікавилася питанням, чи не стоїть щось інше, крім пилу, за кометною поведінкою Фаетона. «Комети часто яскраво світяться завдяки випромінюванню натрію, коли перебувають дуже близько до Сонця, тому ми підозрювали, що натрій також може відігравати основну роль в освітленні Фаетона», — сказав Чжан.
Попереднє дослідження, засноване на моделях і лабораторних тестах, показало: сильне тепло від Сонця під час близького наближення Фаетона до світила справді може спричинити випаровування натрію з астероїда і стимулювати кометну активність.
Сподіваючись дізнатися, з чого насправді складається хвіст, Чжан знову шукав його під час останнього перигелію Phaethon у 2022 р. Він використав дані спостережень Сонячно-геліосферної обсерваторії (Solar and Heliospheric Observatory, SOHO) — спільної місії NASA та Європейського космічного агентства — яка оснащена кольоровими фільтрами, що дають змогу виявляти натрій і пил. Група Чжана також шукала архівні зображення зі STEREO та SOHO і знайшла хвіст під час 18 близьких зближень Phaethon із Сонцем протягом 1997—2022 років.
Ця двогодинна послідовність зображень із Сонячно-геліосферної обсерваторії (СОГО) показує, як Фаетон (обведений кружечком) рухається відносно зір тла. Зображення зроблені 15 травня 2022 року, коли астероїд завширшки майже 5,5 км наблизився до Сонця на відстань майже 21 мільйон км. Хоча SOHO регулярно спостерігає Сонце, він також спостерігає за багатьма об’єктами, які проходять поблизу Сонця, зокрема комети та астероїди. Випадкові білі цятки — це енергетичні частинки або космічні промені, які постійно бомбардують камеру SOHO. Авторські права на зображення: ESA/NASA/USNRL/ Karl Battams (Карл Баттамс). Фото з сайту www.nasa.gov.
В даних спостережень SOHO хвіст астероїда виявився яскравим у фільтрі, який виявляє натрій, але його не було видно в фільтрі, який показує пил. Крім того, форма хвоста і те, як він світлішав, коли Фаетон проходив повз Сонце, точно відповідали очікуванням науковців. Все вказувало на те, що він складається із натрію, але не з пилу.
«У нас не тільки справді дивовижний результат, який перевертає 14 років роздумів про добре вивчений об’єкт, — сказав член наукової групи Карл Баттамс (Karl Battams) з Лабораторії морських досліджень, — але ми також зробили це, використовуючи дані двох геліофізичних космічних апаратів, SOHO і STEREO, що взагалі не були призначені для вивчення таких явищ».
Ширококутний і спектрометричний коронограф (Large Angle and Spectrometric Coronagraph, LASCO) Сонячно-геліосферної обсерваторії (СОГО) зробив зображення астероїда Фаетон через різні фільтри, коли астероїд проходив поблизу Сонця в травні 2022 року. Ліворуч оранжевий фільтр, чутливий до натрію, показує астероїд, оповитий хмарою, та його маленький хвіст. Це свідчить про те, що атоми натрію з поверхні астероїда світяться під дією сонячного світла. Праворуч синій фільтр, чутливий до пилу, не показує жодних ознак Фаетона. Це вказує на те, що астероїд не виробляє жодного помітного пилу. Авторські права на зображення: ESA/NASA/Qicheng Zhang (Цічен Чжан). Фото з сайту www.nasa.gov.
Зараз Чжан і його колеги ставлять питання, чи деякі комети, відкриті SOHO — і волонтерами, які вивчають зображення SOHO в рамках проєкту Sungrazer — є насправді кометами. «Багато інших «комет», що огинають Сонце, також можуть не бути «кометами» в розумінні крижаного тіла, а натомість можуть бути кам’яними астероїдами, такими як Фаетон, нагрітими Сонцем», — пояснив Чжан.
Проте залишається одне важливе питання: якщо Фаетон не викидає багато пилу, як астероїд постачає матеріал для метеорного потоку Гемініди, який ми спостерігаємо кожного грудня?
Група Чжана підозрює, що якась руйнівна подія кілька тисяч років тому — можливо, шматок астероїда, який розпався під впливом Фаетона, — змусив Фаетон викинути мільярд тонн речовини, яка, за оцінками, спричиняє метеори потоку Гемініди. Але що це була за подія, залишається загадкою.
Більше відповідей може дати майбутня місія Японського агентства аерокосмічних досліджень (Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) під назвою DESTINY+ (скорочення від Demonstration and Experiment of Space Technology for Interplanetary voyage Phaethon fLyby and dust Science). Згідно з планами, наприкінці цього десятиліття космічний зонд DESTINY+ пролетить повз Фаетон, отримає знімки його поверхні та вивчить будь-який пил, який може існувати навколо цього загадкового астероїда.
За матеріалом Ванесси Томас (Vanessa Thomas) з Центру космічних польотів імені Ґоддарда NASA (Грінбелт, штат Меріленд) вміщеного на сайті www.nasa.gov підготував Іван Крячко
