Кометная астрономия
Коме́тная астроно́мия, раздел астрономии, занимающийся исследованием комет. К задачам кометной астрономии относятся позиционные, фотометрические, спектральные, поляризационные и другие наблюдения комет, вычисления орбит комет и расчёты их эфемерид, исследования возмущений, оказываемых планетами-гигантами на движение комет, составление каталогов комет.
В 4 в. до н. э. Аристотель в книге «Метеорологика» рассматривал кометы как атмосферное явление, подобное полярным сияниям. В 1 в. н. э. Сенека описал комету 60 г. и предположил, что комета – это небесное тело, которое «размеренно, шаг за шагом перемещается в своём пространстве; и под конец она не гаснет, а удаляется» (Сенека. О природе. VII. 23. 3). Первые научные исследования комет были проведены Т. Браге во 2-й половине 16 в. Браге не обнаружил заметного параллакса у яркой кометы 1577 г. (параллакс оказался вчетверо меньше, чем у Луны), что свидетельствовало о внеатмосферном происхождении кометы. Позднее И. Ньютон показал, что эта комета двигалась по параболической орбите. Тем не менее споры относительно происхождения комет и характера их орбит продолжались ещё более столетия. И. Кеплер считал, что кометы движутся между планетами по прямым линиям и не подчиняются законам Кеплера.
Г. Галилей придерживался мнения Аристотеля, что кометы движутся в верхней атмосфере Земли по прямым линиям. В 1705 г. Э. Галлей на основе теории тяготения Ньютона и данных наблюдений яркой кометы в 1531, 1607 и 1682 гг. предсказал новое появление кометы вблизи Земли в 1758 г., что блестяще подтвердилось. Тем самым было доказано, что кометы – это небесные тела, обращающиеся вокруг Солнца.
Долгопериодическая комета Хейла – Боппа (C/1995 O1) при сближении с Солнцем. Видны протяжённые хвосты типов Ⅰ и Ⅱ. 14 марта 1997.Для изучения комет используются в основном оптические телескопы, оснащённые различными измерительными приборами. Так, для обнаружения комет и определения их орбит применяют широкоугольные астрографы, хотя многие кометы были открыты с использованием простых любительских телескопов. Для получения детальных изображений и исследования свойств комет крупные инструменты оснащаются ПЗС-матрицами (использующими технологию приборов с зарядовой связью), спектрометрами, фотометрами, поляриметрами. В конце 20 в. были осуществлены первые полёты космических аппаратов (КА) к кометам, позволившие получить наиболее полную информацию о них. К началу 21 в. КА осуществили сближения с 5 кометами: Джакобини – Циннера (КА ICE, 1985), Галлея (автоматические межпланетные станции «Вега-1» и «Вега-2», «Джотто», 1986), Грига – Скьеллерупа («Джотто», 1992), Боррелли (Deep Space 1, 2001), Темпеля 1 (Deep Impact, 2005), причём последний КА исследовал ядро кометы при помощи специального медного снаряда-зонда.
Ядра комет, исследованные космическими аппаратами. Для каждой кометы указаны название, размеры ядра, название аппарата и год снимка.В марте 2004 г. был запущен КА Европейского космического агентства «Розетта» к комете Чурюмова – Герасименко, который летом 2014 г. достиг ядра кометы и впервые вышел на его орбиту. Спустя несколько месяцев от орбитального аппарата отделился спускаемый аппарат «Филы», совершивший посадку на ядро кометы. Миссия продолжалась более 2 лет и позволила провести обширный комплекс измерений свойств кометы в процессе сопровождения её на орбите в окрестности перигелия. В сентябре 2016 г. после завершения программы исследований орбитальный аппарат совершил контролируемое соударение с ядром кометы.
Ядро кометы Чурюмова – Герасименко – раздвоенное тело неправильной формы, две половины которого связаны более узкой «шейкой». Фото: камера OSIRIS космического аппарата «Розетта».Со 2-й половины 20 в. в кометной астрономии началось использование методов математического моделирования для изучения физико-химических процессов, происходящих в ядре кометы и на его поверхности. Были созданы модели сублимации газово-пылевого вещества при сближении кометы с Солнцем и образования кометной атмосферы (комы), образования пылевых и плазменных хвостов, а также взаимодействия ионизованных частиц внешней комы с солнечным ветром. Серьёзные ограничения на выбор соответствующих моделей накладывают результаты астрономических наблюдений, данные, полученные при помощи КА, и лабораторные эксперименты, и они же позволяют верифицировать результаты расчётов.
Изображение межзвёздной кометы Борисова (2I/Borisov, C/2019 Q4). Октябрь 2019. Фото: космический телескоп «Хаббл».Важным направлением кометной астрономии является изучение генезиса комет и процессов их миграции. С этим связан вклад исследования комет в решение фундаментальной проблемы происхождения и эволюции Солнечной системы и систем экзопланет, в том числе их роли в эволюции планет земного типа и происхождении жизни. На периферии Солнечной системы (границе гелиосферы) кометы испытывают возмущения от ближайших звёзд и неравномерного распределения масс в Галактике, вследствие чего могут покидать Солнечную систему. Вместе с тем кометы из межзвёздной среды, дающие наиболее ценную космохимическую информацию, могут заходить внутрь Солнечной системы. Соответственно, они служат своеобразными зондами первичной межзвёздной среды. Известны 2 таких события: в 2017 г. впервые наблюдался межзвёздный объект Оумуамуа (1I/Oumuamua) на гиперболической орбите (эксцентриситет ), который является скорее астероидом, чем кометой, а в 2019 г. была открыта комета Борисова (C/2019 Q4), о межзвёздном происхождении которой ещё более определённо свидетельствуют эксцентриситет её орбиты (3,35), скорость (26,3 км/c) и ряд других признаков, включая наличие дегазации. Таким образом, кометная астрономия даёт информацию для другого раздела астрономии – галактической астрономии.