Солнечногудцы Крейца ( / ˈ k r ɔɪ t s / ⓘ КРОЙЦ ) — семействоскользящих по солнцу кометорбитыкоторыхприводят их чрезвычайно близко к Солнцу вперигелии. На самом дальнем конце своей орбиты,афелии, солнечные травоядные Крейца могут находиться в сто раз дальше от Солнца, чем Земля, в то время как расстояние их наибольшего сближения может быть менее чем в два раза больше радиуса Солнца. Считается, что они являются фрагментами одной большойкометы, которая распалась несколько столетий назад и названы в честь немецкогоастронома Генриха Крейца, который впервые продемонстрировал их родство. [1]Эти любители солнца пробираются из далекой внешней Солнечной системы во внутреннюю Солнечную систему, к точке своего перигелия возле Солнца, а затем покидают внутреннюю Солнечную систему и возвращаются в свой афелий.
Несколько членов семейства Крейца стали большими кометами , иногда видимыми вблизи Солнца в дневном небе. Последней из них была комета Икея-Секи в 1965 году, которая, возможно, была одной из самых ярких комет последнего тысячелетия . [1] Было высказано предположение, что еще одно скопление ярких комет системы Крейца может начать прибывать во внутреннюю часть Солнечной системы в ближайшие несколько десятилетий. [2]
С момента запуска спутника SOHO в 1995 году было обнаружено более 4000 меньших членов этого семейства, некоторые из которых имеют диаметр всего несколько метров. [3] Ни одна из этих меньших комет не пережила прохождение перигелия. Более крупные солнечники, такие как Большая комета 1843 года и C/2011 W3 (Лавджой), пережили прохождение перигелия. Астрономам-любителям удалось обнаружить кометы Крейца по данным, доступным в режиме реального времени через Интернет. [2]
Первой кометой, чья орбита оказалась очень близко к Солнцу, была Великая комета 1680 года . Было обнаружено, что эта комета прошла всего в 200 000 км (0,0013 а.е. ) над поверхностью Солнца, что эквивалентно примерно одной седьмой диаметра Солнца, или примерно половине расстояния между Землей и Луной . [4]
Астрономы того времени, в том числе Эдмонд Галлей , предположили, что эта комета была возвращением яркой кометы, замеченной вблизи Солнца в небе в 1106 году. [4] 163 года спустя появилась Великая комета 1843 года , которая также прошла очень близко к Солнцу. солнце. Несмотря на то, что орбитальные расчеты показали, что период ее существования составил несколько столетий, некоторые астрономы задавались вопросом, не было ли это возвращением кометы 1680 года. [4] Было обнаружено, что яркая комета, замеченная в 1880 году, двигалась по орбите, почти идентичной орбите 1843 года, как и последующая Великая комета 1882 года . Некоторые астрономы предположили, что, возможно, все они были одной кометой, чей орбитальный период каким-то образом резко сокращался при каждом прохождении перигелия, возможно, из-за замедления каким-то плотным материалом, окружающим Солнце. [4]
Альтернативное предположение заключалось в том, что все кометы были фрагментами более ранней кометы, скользящей по Солнцу. [1] Эта идея была впервые предложена в 1880 году, и ее правдоподобие было наглядно продемонстрировано, когда Большая комета 1882 года распалась на несколько фрагментов после прохождения перигелия. [5] В 1888 году Генрих Крейц опубликовал статью, показывающую, что кометы 1843 года (C/1843 D1, Большая мартовская комета), 1880 года (C/1880 C1, Большая южная комета) и 1882 года (C/1882 R1, Великая сентябрьская комета), вероятно, представляли собой фрагменты гигантской кометы, разбившейся до этого на несколько орбит. [1] Комета 1680 года оказалась неродственной этому семейству комет. [6]
После того, как в 1887 году был замечен еще один солнечный грейцер Крейца (C/1887 B1, Большая Южная комета 1887 года ) , следующий не появлялся до 1945 года . Секи , которая стала чрезвычайно яркой в 1965 году и раскололась на три части после перигелия. [2] Это, вероятно, самый известный среди солнечных травоядных Крейца. [8] Быстрое появление двух Kreutz Sungrazers вдохновило на дальнейшее изучение динамики группы. [7] Первоначально название «сангразер» применялось исключительно к группе Крейца. [6]
Большинство комет, пасущихся на солнце, относятся к семейству Крейца. [9] Группа обычно имеет эксцентриситет, приближающийся к 1, [10] наклонение орбиты 139-144° (исключая тесные сближения с планетами), [11] расстояние в перигелии менее 0,01 а.е. (меньше диаметра Солнца [9 ] 12] ), афелийное расстояние около 100 а.е. [13] и орбитальный период около 500-1000 лет. [6] Эрозия комет солнечной энергией во время близких прохождений приводит к прогрессивным изменениям их орбит. [14]
Большинство солнечных травоядных Крейца имеют радиус менее 100 метров (330 футов), но самые яркие из них достигают радиуса 1–10 километров (0,62–6,21 мили). [15] Сами тела имеют неправильную форму [16] и внешний вид, который описывается как диффузный, звездообразный или хвостатый. [17] Материал, из которого состоят их кометные ядра, имеет низкую прочность на разрыв . [18] Они имеют лишь низкую концентрацию летучих веществ и поэтому становятся активными только вблизи Солнца, [19] поскольку они потеряли большую часть своих летучих веществ во время более ранних транзитов. [20] Их яркость может достигать максимума незадолго до перигелия на расстоянии 10-15 солнечных радиусов, [21] после чего они становятся тусклее. Это может быть связано с испарением таких минералов, как оливин и пироксен . [16] Другие исследования обнаруживают более хаотичную картину просветления и затемнения. [20] Вода и органические вещества кометы испаряются первыми, обнажая пушистые скопления оливинов, которые образуют пылевые хвосты. [22] Пыль от этих комет остается в солнечной короне , где она взаимодействует с магнитным полем Солнца . [23]
Самые яркие представители солнечных звезд Крейца были впечатляющими, их было легко увидеть в дневном небе. Тремя наиболее впечатляющими являются Большая комета 1843 года , Большая комета 1882 года и X/1106 C1 . Прародительницей всех наблюдавшихся на сегодняшний день солнечных грейцеров может быть Великая комета 371 г. до н.э. [24] или кометы, замеченные в 214 г. до н.э., 423 г. н.э. или 467 г. н.э. [2] Еще одним известным солнечником Крейца была комета затмения 1882 года . [1] Другими кандидатами в солнечные грейцеры Крейца являются кометы, наблюдавшиеся в 582 году нашей эры в Китае и Европе, [25] X/1381 V1, которую видели в Японии, Корее, России и Египте, [26] две кометы, замеченные в 1668 и 1695 годах, [27] ] C/1880 C1, Большая южная комета 1887 года , [28] C/1945 X1 (дю Туа), [29] C/1970 K1 [28] и C/2005 S1, одна из наиболее наблюдаемых солнечных комет Крейца. [30]
Великая комета, которую видели зимой 372–371 гг. до н. э., была чрезвычайно яркой кометой, которую считали прародительницей всего семейства солнечных грейцовых комет. Его наблюдали Аристотель и Эфор в тот период, когда он был виден невооруженным глазом. Сообщалось, что у него был чрезвычайно длинный, чрезвычайно яркий, выступающий хвост красноватого цвета, а также ядро, ярче, чем у любой звезды на ночном небе. [24]
Великая комета 1106 года нашей эры была гигантской кометой, замеченной наблюдателями со всего мира. Сообщалось, что 2 февраля 1106 года нашей эры рядом с Солнцем, примерно в градусе от него, появилась звезда. Кажется, после этого явления его яркость уменьшилась, с довольно тусклым, ничем не примечательным ядром после перигелия, но его хвост сильно вырос, и 7 февраля японские наблюдатели сообщили, что чрезвычайно яркий белый хвост растянулся примерно на 100 градусов по всему ночному небу, что также было Сообщается, что он разветвлялся на несколько хвостов. 9 февраля он немного потускнел, но его хвост по-прежнему был чрезвычайно ярким: 60 градусов в длину и 3 градуса в поперечнике. Однако в европейских текстах зафиксировано, что общая продолжительность существования гигантской кометы, наблюдаемая невооруженным глазом, составляет от 15 до 70 дней. Недавние исследования, а также наблюдения за расколом кометы на несколько частей после перигелия позволили предположить, что эта комета была прародительницей целой подгруппы крейцовых солнечников, включая чрезвычайно ярких солнечников 1882, 1843 и 1965 годов. Наблюдения также предполагают, что более крупный фрагмент Великой кометы 371 г. до н.э. позже вернулся как Великая комета 1106 г. н.э. [31]
Великую комету 1843 года впервые заметили в начале февраля того же года, чуть более чем за три недели до прохождения перигелия, когда она прошла примерно в 830 000 км от поверхности Солнца. [32] К 27 февраля его было легко видно в дневном небе, [33] и наблюдатели описали, что видели хвост длиной 2–3°, простирающийся от Солнца, а затем терявшийся в ярком свете неба. После прохождения перигелия он вновь появился на утреннем небе [33] и обзавелся чрезвычайно длинным хвостом. 11 марта он простирался по небу примерно на 45° и имел ширину более 2°; [34] длина хвоста составила более 300 миллионов километров (2 а.е.). Это было рекордом по длине хвоста кометы до 2000 года, когда было обнаружено, что длина хвоста кометы Хякутакэ составляет около 550 миллионов километров. Максимальная видимая величина, достигнутая этой кометой, составила −10. (Расстояние Земля-Солнце — 1 а.е. — всего 150 миллионов километров.) [35] [36]
Комета была очень заметна в начале марта, а к началу апреля исчезла и стала почти невидимой невооруженным глазом . [34] Последний раз она была обнаружена 20 апреля. Эта комета, по-видимому, произвела существенное впечатление на общественность, внушая некоторым опасения, что судный день неминуем. [33]
Группа наблюдателей, собравшаяся в Египте , чтобы наблюдать за солнечным затмением в мае 1882 года, была очень удивлена, когда они заметили яркую полосу вблизи Солнца после начала полного затмения. По удивительному совпадению затмение совпало с прохождением перигелия кометы Крейца. В противном случае комета осталась бы незамеченной — ее наблюдение во время затмения было единственным ее наблюдением. Фотографии затмения показали, что комета заметно переместилась во время затмения длительностью 1 минуту 50 секунд, как и следовало ожидать от кометы, проносящейся мимо Солнца со скоростью почти 500 км/с. Комету иногда называют Тевфик , в честь Тевфик-паши , хедива Египта того времени. [4]
Великая комета 1882 года была открыта многими наблюдателями независимо друг от друга, поскольку она уже была легко видна невооруженным глазом, когда появилась в начале сентября 1882 года, всего за несколько дней до перигелия, в котором она достигла видимой величины, оцениваемой в −17. , что на сегодняшний день является самой яркой из зарегистрированных комет и превышает яркость полной Луны в 57 раз. [36] Она быстро становилась ярче и в конечном итоге стала настолько яркой, что ее можно было видеть днем в течение двух дней (16–17 сентября). , даже сквозь легкое облако. [37]
После прохождения перигелия комета оставалась яркой в течение нескольких недель. В октябре было замечено, что его ядро распалось сначала на две, а затем на четыре части. Некоторые наблюдатели также сообщили, что видели рассеянные пятна света в нескольких градусах от ядра. Скорость разделения фрагментов ядра была такова, что они вернутся с разницей примерно в столетие, между 670 и 960 годами после распада. [2]
Комета Икея-Секи — последняя из очень ярких солнечных звезд Крейца. Она была открыта независимо двумя японскими астрономами-любителями 18 сентября 1965 года с разницей в 15 минут и быстро опознана как Крейц-солнечник. [4] В течение следующих четырех недель по мере приближения к Солнцу он быстро увеличивал яркость и к 15 октября достиг видимой величины 2. Его прохождение перигелия произошло 21 октября, и наблюдатели со всего мира легко увидели его на дневном небе. [4] За несколько часов до прохождения перигелия 21 октября она имела видимую звездную величину от −10 до −11, что сравнимо с первой четвертью Луны и ярче любой другой кометы, наблюдавшейся с 1882 года. Через день после перигелия ее звездная величина уменьшилась до всего −4. [38]
Японские астрономы использовали коронограф , чтобы наблюдать, как комета распалась на три части за 30 минут до перигелия. Когда комета вновь появилась на утреннем небе в начале ноября, два из этих ядер были определенно обнаружены, а третье предположительно было обнаружено. У кометы появился очень заметный хвост длиной около 25°, который затем исчез в течение ноября. Последний раз он был обнаружен в январе 1966 года. [39]
Исследование Брайана Марсдена в 1967 году было первой попыткой проследить орбитальную историю группы, чтобы идентифицировать комету-прародительницу. [4] [7] Все известные члены группы вплоть до 1965 года имели почти одинаковое наклонение орбиты около 144°, а также очень схожие значения долготы перигелия на уровне 280–282°, с парой отдаленных точек, вероятно, обусловленных к неопределенным орбитальным расчетам. Больший диапазон значений существовал для аргумента перигелия и долготы восходящего узла . [7]
Марсден обнаружил, что солнечные грейзеры Крейца можно разделить на две группы со слегка разными орбитальными элементами, подразумевая, что это семейство возникло в результате фрагментации более чем в одном перигелии. [4] Прослеживая орбиты Икея-Секи и Большой кометы 1882 года, Марсден обнаружил, что при предыдущем прохождении ими перигелия разница между элементами их орбит была того же порядка, что и разница между элементами фрагментов кометы 1882 года. Икея-Секи после распада. [40] Это означало, что можно было предположить, что это две части одной и той же кометы, которая распалась на одну орбиту назад. Безусловно, лучшим кандидатом на роль кометы-прародительницы была комета, замеченная в 1106 году ( Великая комета 1106 года ): полученный Икея-Секи орбитальный период давал предыдущий перигелий почти точно в нужное время, и в то время как полученная орбита Великой кометы 1882 года подразумевала предыдущую комету. перигелия несколько десятилетий спустя, потребуется лишь небольшое изменение элементов орбиты, чтобы привести его в соответствие. [4]
Кометы 1668, 1689, 1702 и 1945 годов, по-видимому, тесно связаны с кометами 1882 и 1965 годов, [4] хотя их орбиты недостаточно определены, чтобы установить, отделились ли они от родительской кометы в 1106 году или предыдущий проход перигелия перед этим, где-то в III–V веках нашей эры. [2] Эта подгруппа комет известна как Подгруппа II. [41] [1] Комета Уайта-Ортиса-Болелли , которую видели в 1970 году, [42] более тесно связана с этой группой, чем подгруппа I, но, похоже, оторвалась во время предыдущего обращения к другим фрагментам. [1]
Кометы, скользящие по Солнцу, наблюдавшиеся в 1843 г. (Большая комета 1843 г.) и 1963 г. ( комета Перейры ), по-видимому, тесно связаны и принадлежат к подгруппе I, [41] хотя, когда их орбиты прослеживаются до одного предыдущего перигелия, различия между орбитальные элементы все еще довольно велики, что, вероятно, означает, что они отделились друг от друга за один оборот до этого. [40] Возможно, они не связаны с кометой 1106 года, а скорее с кометой, которая вернулась примерно за 50 лет до этого. [1] В подгруппу I также входят кометы, замеченные в 1695, 1880 годах (Большая Южная комета 1880 года) и в 1887 году (Большая Южная комета 1887 года), а также подавляющее большинство комет, обнаруженных миссией SOHO (см. ниже). [1]
Считается, что различие между двумя подгруппами подразумевает, что они являются результатом двух отдельных родительских комет, которые сами когда-то были частью «прародительской» кометы, которая ранее фрагментировала несколько орбит. [1] Одним из возможных кандидатов на роль прародителя является комета, которую наблюдали Аристотель и Эфор в 371 году до нашей эры. Эфор утверждал, что видел, как эта комета раскололась на две части. Однако современные астрономы скептически относятся к утверждениям Эфора, поскольку они не были подтверждены другими источниками. [2] Вместо этого кометы, прибывшие между 3 и 5 веками нашей эры (кометы 214, 426 и 467 годов), считаются возможными прародителями семейства Крейца. [2] Первоначальная комета, несомненно, действительно была очень большой, возможно, до 100 км в поперечнике [1] , хотя возможен и размер всего в несколько десятков километров, как у кометы Хейла-Боппа . [43] Одно исследование предполагает, что орбита прародителя изменилась в результате двухэтапного процесса, начинающегося в облаке Оорта : во-первых, она превратилась в эллипс, большая полуось которого составляла около 100 а.е., а во-вторых, превратилась в орбиту, касающуюся Солнца, посредством механизма Козаи. . [44]
Хотя ее орбита довольно сильно отличается от орбит двух основных групп, вполне возможно, что комета 1680 года также связана с солнечными травоядными Крейца посредством фрагментации, произошедшей много витков назад. [2]
Солнечногудцы Крейца, вероятно, не уникальное явление. Другими семействами скользящих по солнцу комет, образовавшихся в результате распада родительского тела, являются солнечные скользящие кометы Мейера, солнечные скользящие кометы Марсдена и солнечные скользящие кометы Крахта. [10] [45] Они образуют «не-Крейца» или «спорадические» солнечные травоядные. [46] Семейства Крейца, Марсдена и Крахта, а также комета 96P/Махгольца могут, в свою очередь, образовать более крупное семейство, межпланетный комплекс Махгольца, который мог образоваться в результате распада родительского тела до 950 года нашей эры. [47] Первоначальным источником солнечных лучей Крейца, вероятно, является облако Оорта с неизвестными физическими процессами, уменьшающими большую полуось, пока не возникла комета, пасущаяся на солнце. Этот процесс может происходить несколько раз в миллион лет, что может быть либо заниженной оценкой, либо указывать на то, что человечеству повезло, что такое семейство крейцовых солнечников существует только сейчас. [48] Исследования показали, что для комет с высокими наклонениями орбит и расстоянием в перигелии менее 2 а.е. совокупный эффект гравитационных возмущений имеет тенденцию приводить к скользящим по солнечным орбитам. [49] По оценкам одного исследования, комета Хейла-Боппа имеет около 15% шансов в конечном итоге стать кометой, скользящей по Солнцу. [50] Семейства комет, напоминающие группу Крейца, были обнаружены вокруг звезды Бета Живописца . [51]
До недавнего времени даже очень яркий представитель солнечной группы Крейца мог бы пройти через внутреннюю часть Солнечной системы незамеченным, если бы его перигелий произошел примерно между маем и августом. [1] В это время года, если смотреть с Земли , комета будет приближаться и удаляться почти прямо за Солнцем, и ее можно будет увидеть только очень близко к Солнцу, если она станет очень яркой. Только замечательное совпадение между прохождением перигелия кометы затмения 1882 года и полным солнечным затмением позволило ее открыть. [1]
Однако в течение 1980-х годов два спутника для наблюдения за Солнцем по счастливой случайности открыли несколько новых членов семейства Крейца, а с момента запуска спутника для наблюдения за Солнцем SOHO в 1995 году стало возможным в любое время наблюдать кометы очень близко к Солнцу. года. [2] Спутник обеспечивает постоянный обзор непосредственной близости от Солнца, а SOHO обнаружила сотни новых комет, скользящих по Солнцу, некоторые из которых имеют размер всего несколько метров в поперечнике. Около 83% солнечных травоядных, обнаруженных SOHO, являются членами группы Крейца, а остальные включают семейства Мейера, Марсдена и Крахта1 и 2. [46] Новые солнечные травоядные Крейца обнаруживаются примерно раз в три дня, [52] при этом многие из них, вероятно, остаются незамеченными. [53] Их частота увеличилась с 1997–2002 по 2003–2008 годы. [54] Вероятно, их радиус составляет всего несколько десятков метров. [55] За исключением кометы Лавджоя, ни один из солнечных травоядных, замеченных SOHO, не пережил прохождения перигелия; некоторые, возможно, погрузились в само Солнце, но большинство, вероятно, просто полностью испарились. [41] [2] Центробежный распад — еще один важный процесс, который уничтожает более мелких «солнечногразеров» Крейца, [56] и может объяснить задержку распада некоторых комет Крейца спустя долгое время после того, как они прошли перигелий и удалились от Солнца. [57]
1000-й известный солнечный грейцер Крейца был замечен SOHO 10 августа 2006 года и получил название C/2006 P7 (SOHO). [58] По состоянию на июнь 2020 года [обновлять]с использованием данных SOHO было идентифицировано более 4000 солнечных травоядных Крейца, в основном астрономами-любителями, анализирующими наблюдения SOHO через Интернет . [3] Из них по состоянию на март 2017 года [обновлять]около 1400 находились на ретроградных орбитах . [59]
Солнечные травоядные часто прилетают парами или тройками [45] с интервалом в несколько часов. Эти пары слишком часты, чтобы возникнуть случайно, и не могут быть следствием распада на предыдущей орбите, поскольку фрагменты разошлись бы на гораздо большее расстояние. [2] Вместо этого считается, что пары возникают в результате фрагментации далеко от перигелия. Было замечено, что многие кометы фрагментируются вдали от перигелия, и кажется, что в случае с солнечными лесами Крейца за первоначальной фрагментацией вблизи перигелия может последовать продолжающийся «каскад» распада на остальной части орбиты. [2] [49]
Между солнечными травоядными Крейца подгруппы I и подгруппы II есть незначительные различия; первые подходят немного ближе к Солнцу, а восходящие узлы различаются примерно на 20°. [41] Число обнаруженных комет Крейца подгруппы I примерно в девять [60] –четыре раза превышает количество членов подгруппы II. Это говорит о том, что «прародительская» комета разделилась на родительские кометы неравного размера. [2]
С точки зрения динамики, крейцские солнечники могут продолжать признаваться как отдельное семейство еще многие тысячи лет. В конце концов, их орбиты будут рассеяны гравитационными возмущениями, хотя в зависимости от скорости фрагментации составных частей группа может быть полностью уничтожена до того, как она будет гравитационно рассеяна. [49] В течение 2002-2017 гг. встречаемость солнышка Крейца оставалась в основном постоянной. [61]
Невозможно оценить шансы на прибытие еще одной очень яркой кометы Крейца в ближайшем будущем, но, учитывая, что по крайней мере 10 из них достигли видимости невооруженным глазом за последние 200 лет, кажется, что еще одна великая комета из семейства Крейца прибудет почти наверняка. в какой-то момент. [42] Комета Уайта–Ортиса–Болелли в 1970 г. достигла видимой звездной величины 1. [62] В декабре 2011 г. солнцегразер Крейца C/2011 W3 (Лавджой) на некоторое время пережил прохождение перигелия [63] и имел видимую звездную величину −3. [64] Эта комета, вероятно, не является вестником очередного прибытия ярких солнечных грейцев. [65]
