Солнечногудцы Крейца ( / ˈ k r ɔɪ t s / KROYTS) — это семействооколосолнечных комет, характеризующихсяорбитами,которые приводят их чрезвычайно близко к Солнцу вперигелии. На самом краю своих орбит,афелии, околосолнечные кометы Крейца могут находиться в сто раз дальше от Солнца, чем Земля, в то время как расстояние их наибольшего сближения может быть меньше двух радиусов Солнца. Считается, что они являются фрагментами одной большойкометы, которая распалась несколько столетий назад, и названы в честь немецкогоастронома Генриха Крейца, который первым продемонстрировал, что они связаны.[1]Эти околосолнечные кометы направляются из далекой внешней Солнечной системы во внутреннюю Солнечную систему, в точку перигелия около Солнца, а затем покидают внутреннюю Солнечную систему в обратном пути к своему афелию.
Несколько членов семейства Крейца стали большими кометами , иногда видимыми около Солнца на дневном небе. Последней из них была комета Икея-Секи в 1965 году, которая, возможно, была одной из самых ярких комет за последнее тысячелетие . Было высказано предположение, что еще одно скопление ярких комет системы Крейца может начать прибывать во внутреннюю часть Солнечной системы в течение следующих нескольких десятилетий.
Более 4000 более мелких членов семейства, некоторые из которых достигают всего нескольких метров в поперечнике, были обнаружены с момента запуска спутника SOHO в 1995 году. Ни одна из этих более мелких комет не пережила прохождение перигелия. Более крупные околосолнечные кометы, такие как Великая комета 1843 года и C/2011 W3 (Лавджоя), пережили прохождение перигелия. Астрономы-любители успешно обнаружили кометы Крейца в данных, доступных в режиме реального времени через Интернет.
Первой кометой, орбита которой, как было обнаружено, проходила чрезвычайно близко к Солнцу, была Великая комета 1680 года . Было обнаружено, что эта комета прошла всего в 200 000 километрах (120 000 миль) (0,0013 а. е .) над поверхностью Солнца, что эквивалентно примерно одной седьмой диаметра Солнца или примерно половине расстояния между Землей и Луной . [2]
Астрономы того времени, включая Эдмонда Галлея , предположили, что эта комета была возвращением яркой кометы, которую видели близко к Солнцу на небе в 1106 году. [2] 163 года спустя появилась Великая комета 1843 года , которая также прошла очень близко к Солнцу. Несмотря на орбитальные расчеты, показывающие, что ее период составляет несколько столетий, некоторые астрономы задавались вопросом, не было ли это возвращением кометы 1680 года. [2] Было обнаружено, что яркая комета, замеченная в 1880 году, движется по почти идентичной орбите, что и в 1843 году, 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. [2]
Альтернативное предположение состояло в том, что все кометы были фрагментами более ранней кометы, пролетевшей около Солнца. [1] Эта идея была впервые предложена в 1880 году, и ее правдоподобность была наглядно продемонстрирована, когда Великая комета 1882 года распалась на несколько фрагментов после прохождения перигелия. [3] В 1888 году Генрих Крейц опубликовал статью, в которой показал, что кометы 1843 года (C/1843 D1, Великая Мартовская комета), 1880 года (C/1880 C1, Великая Южная комета) и 1882 года (C/1882 R1, Великая Сентябрьская комета), вероятно, были фрагментами гигантской кометы, которая ранее распалась на несколько орбит. [1] Комета 1680 года оказалась не связанной с этим семейством комет. [4]
После того, как в 1887 году была замечена еще одна комета Крейца, околосолнечная (C/1887 B1, Большая южная комета 1887 года ), следующая не появлялась до 1945 года. [5] Еще две околосолнечные кометы появились в 1960-х годах: комета Перейры в 1963 году и комета Икея-Секи , которая стала чрезвычайно яркой в 1965 году и распалась на три части после перигелия. [6] Это, вероятно, самая известная среди околосолнечных комет Крейца. [7] Появление двух околосолнечных комет Крейца в быстрой последовательности вдохновило на дальнейшее изучение динамики группы. [5] Первоначально название «околосолнечные» применялось исключительно к группе Крейца. [4]
Большинство комет, скользящих по Солнцу, являются частью семейства Крейца. [8] Группа обычно имеет эксцентриситет, приближающийся к 1, [9] наклон орбиты 139–144° (исключая близкие встречи с планетами), [10] расстояние перигелия менее 0,01 а.е. (меньше диаметра Солнца [11] ), расстояние афелия около 100 а.е. [12] и орбитальный период около 500–1000 лет. [4] Эрозия комет солнечной энергией во время близких прохождений приводит к прогрессивным изменениям их орбит. [13]
Большинство комет Крейца имеют радиус менее 100 метров (330 футов), но самые яркие из них достигают радиуса 1–10 километров (0,62–6,21 мили). [14] Сами тела имеют неправильную форму [15] и внешний вид, который описывается как диффузный, звездообразный или хвостатый. [16] Материал, из которого состоят их кометные ядра , имеет низкую прочность на разрыв . [17] Они имеют только низкую концентрацию летучих веществ и, таким образом, становятся активными только близко к Солнцу, [18] поскольку они потеряли большую часть своих летучих веществ во время более ранних транзитов. [19] Их яркость может достигать пика незадолго до перигелия в 10–15 солнечных радиусов, [20] после чего они становятся тусклее. Это может быть связано с испарением таких минералов, как оливин и пироксен . [15] Другие исследования обнаруживают более хаотичную картину осветления и потемнения. [19] Вода и органические материалы кометы испаряются первыми, обнажая пушистые скопления оливинов, которые образуют пылевые хвосты. [21] Пыль от этих комет остается в солнечной короне , где она взаимодействует с магнитным полем Солнца . [22]
Самые яркие члены кометы Крейца, околосолнечных комет, были впечатляющими, их было легко увидеть в дневном небе. Три самых впечатляющих — это Великая комета 1843 года , Великая комета 1882 года и X/1106 C1 . Прародителем всех комет Крейца, наблюдавшихся до настоящего времени, может быть Великая комета 371 года до нашей эры [ 23] или кометы, наблюдавшиеся в 214 году до нашей эры, 423 году нашей эры или 467 году нашей эры. [6] Еще одной известной кометой Крейца, околосолнечных комет, была комета затмения 1882 года . [1] Другими кандидатами на роль околосолнечных комет Крейца являются кометы, наблюдавшиеся в 582 году нашей эры в Китае и Европе, [24] X/1381 V1, которая была видна из Японии, Кореи, России и Египта, [25] две кометы, наблюдавшиеся в 1668 и 1695 годах, [26] C/1880 C1, Большая южная комета 1887 года , [27] C/1945 X1 (комета дю Туа), [28] C/1970 K1 [27] и C/2005 S1, одна из наиболее хорошо наблюдаемых околосолнечных комет Крейца. [29]
Великая комета, увиденная зимой 372–371 гг. до н. э., была чрезвычайно яркой кометой, считавшейся прародительницей всего семейства комет Крейца. Ее наблюдали Аристотель и Эфор в тот период, когда она была видна невооруженным глазом. Сообщалось, что у нее был чрезвычайно длинный, чрезвычайно яркий, выступающий хвост красноватого цвета, а также ядро, ярче любой звезды на ночном небе. [23]
Великая комета 1106 года нашей эры была гигантской кометой, замеченной наблюдателями со всего мира. 2 февраля 1106 года нашей эры, как сообщалось, звезда появилась рядом с Солнцем, примерно в градусе от него. Кажется, после этого явления ее яркость уменьшилась, с довольно слабым, ничем не примечательным ядром после перигелия, но ее хвост чрезвычайно вырос, и 7 февраля японские наблюдатели сообщили, что чрезвычайно яркий белый хвост протянулся примерно на 100 градусов по ночному небу, который, как также сообщалось, разветвлялся на несколько хвостов. 9 февраля она немного потускнела, но ее хвост все еще был чрезвычайно ярким, размером 60 градусов в длину и 3 градуса в ширину. Однако в европейских текстах полная продолжительность наблюдения гигантской кометы невооруженным глазом была зафиксирована как где-то от 15 до 70 дней. Недавние оценки, а также наблюдения за разделением кометы на несколько частей после перигелия, предполагают, что эта комета была прародителем целой подгруппы околосолнечных комет Крейца, включая чрезвычайно яркие околосолнечные кометы 1882, 1843 и 1965 годов. Наблюдения также предполагают, что более крупный фрагмент Большой кометы 371 года до н. э. позже вернулся как Большая комета 1106 года н. э. [30]
Великая комета 1843 года была впервые замечена в начале февраля того же года, всего за три недели до прохождения ею перигелия, когда она прошла примерно в 830 000 километрах (520 000 миль) от поверхности Солнца. [31] К 27 февраля она была легко видна на дневном небе, [32] и наблюдатели описывали, что видели хвост длиной 2–3°, тянущийся от Солнца, прежде чем потеряться в ярком свете неба. После прохождения перигелия она снова появилась на утреннем небе, [32] и развила чрезвычайно длинный хвост. Она простиралась примерно на 45° по небу 11 марта и была более 2° в ширину; [33] хвост был рассчитан как более 300 миллионов километров (2 а. е.) в длину. Это был рекорд самого длинного измеренного кометного хвоста до 2000 года, когда было обнаружено, что хвост кометы Хиякутаке простирается примерно на 550 миллионов километров в длину. Максимальная видимая величина, достигнутая этой кометой, составила −10. (Расстояние от Земли до Солнца — 1 а.е. — составляет всего 150 миллионов километров.) [34] [35]
Комета была очень заметна в начале марта, прежде чем исчезнуть почти до уровня, который не виден невооруженным глазом , к началу апреля. [33] В последний раз ее видели 20 апреля. Эта комета, по-видимому, произвела значительное впечатление на общественность, внушив некоторым страх, что судный день неизбежен. [32]
Группа наблюдателей, собравшихся в Египте , чтобы посмотреть солнечное затмение в мае 1882 года , также наблюдала яркую полосу около Солнца, когда началась полная фаза. Полоса была прохождением перигелия кометы Крейца, и ее наблюдение во время затмения было единственным ее наблюдением. Фотографии затмения показали, что комета заметно сместилась во время затмения 1m50s, как и следовало ожидать для кометы, пролетевшей мимо Солнца со скоростью почти 500 км/с. Комету иногда называют Тауфик , в честь Тауфик-паши , хедива Египта в то время. [2]
Великая комета 1882 года была открыта независимо многими наблюдателями, так как она уже была легко видна невооруженным глазом, когда появилась в начале сентября 1882 года, всего за несколько дней до перигелия, при котором она достигла видимой звездной величины, оцениваемой в −17, что намного превышает яркость любой кометы и превышает яркость полной Луны в 57 раз. [35] Она быстро становилась ярче и в конечном итоге стала настолько яркой, что была видна днем в течение двух дней (16–17 сентября), даже сквозь легкую облачность. [36]
После прохождения перигелия комета оставалась яркой в течение нескольких недель. В октябре было замечено, что ее ядро распалось сначала на две, а затем на четыре части. Некоторые наблюдатели также сообщали о диффузных пятнах света в нескольких градусах от ядра. Скорость разделения фрагментов ядра была такова, что они вернутся с интервалом примерно в столетие, между 670 и 960 годами после распада. [6]
Комета Икея-Секи является самой последней очень яркой кометой Крейца, приближающейся к Солнцу. Она была открыта независимо двумя японскими астрономами-любителями 18 сентября 1965 года с разницей в 15 минут и быстро распознана как комета Крейца, приближающаяся к Солнцу. [2] Она быстро становилась ярче в течение следующих четырех недель по мере приближения к Солнцу и достигла видимой звездной величины 2 к 15 октября. Ее прохождение перигелия произошло 21 октября, и наблюдатели по всему миру легко видели ее в дневном небе. [2] За несколько часов до прохождения перигелия 21 октября ее видимая звездная величина составляла от −10 до −11, что сопоставимо с первой четвертью Луны и ярче любой другой кометы, наблюдавшейся с 1882 года . Через день после перигелия ее звездная величина уменьшилась всего до −4. [37]
Японские астрономы использовали коронограф , чтобы наблюдать, как комета распалась на три части за 30 минут до перигелия. Когда комета снова появилась на утреннем небе в начале ноября, два из этих ядер были определенно обнаружены, а третье подозревалось. У кометы появился очень заметный хвост длиной около 25°, прежде чем она затухла в течение ноября. В последний раз ее обнаружили в январе 1966 года. [38]
Исследование Брайана Г. Марсдена в 1967 году было первой попыткой проследить орбитальную историю группы, чтобы идентифицировать комету-прародительницу. [2] [5] Все известные члены группы вплоть до 1965 года имели почти идентичные орбитальные наклонения около 144°, а также очень похожие значения долготы перигелия в 280–282°, с парой выпадающих точек, вероятно, из-за неопределенных орбитальных расчетов. Более широкий диапазон значений существовал для аргумента перигелия и долготы восходящего узла . [5]
Марсден обнаружил, что кометы Крейца, соприкасающиеся с солнцем, можно разделить на две группы с немного отличающимися орбитальными элементами, что подразумевает, что семейство возникло в результате фрагментации более чем в одном перигелии. [2] Прослеживая орбиты кометы Икея-Секи и Великой кометы 1882 года, Марсден обнаружил, что при их предыдущем прохождении перигелия разница между их орбитальными элементами была того же порядка величины, что и разница между элементами фрагментов кометы Икея-Секи после ее распада. [39] Это означало, что было реалистично предположить, что они были двумя частями одной и той же кометы, которая распалась одну орбиту назад. Лучшим кандидатом на роль кометы-прародительницы была Великая комета 1106 года : выведенный Икея-Секи орбитальный период показал, что ее предыдущий перигелий совпадал с перигелием 1106 года, и хотя выведенная орбита Великой кометы 1882 года подразумевала предыдущий перигелий несколькими десятилетиями позже, для приведения ее в соответствие потребовалось бы лишь небольшое изменение орбитальных элементов. [2]
Скользящие по Солнцу кометы 1668, 1689, 1702 и 1945 годов, по-видимому, тесно связаны с кометами 1882 и 1965 годов [2] , хотя их орбиты недостаточно хорошо определены, чтобы установить, отделились ли они от родительской кометы в 1106 году или от предыдущего прохождения перигелия до этого, где-то в 3–5 веках нашей эры. [6] Эта подгруппа комет известна как Подгруппа II. [40] [1] Комета Уайта-Ортиса-Болелли , которая была замечена в 1970 году [41] , более тесно связана с этой группой, чем Подгруппа I, но, по-видимому, отделилась во время предыдущей орбиты от других фрагментов. [1]
Околосолнечные кометы, наблюдавшиеся в 1843 году (Великая комета 1843 года) и 1963 году ( комета Перейры ), по-видимому, тесно связаны и принадлежат к подгруппе I, [40] хотя, когда их орбиты прослеживаются до одного предыдущего перигелия, различия между орбитальными элементами все еще довольно велики, что, вероятно, подразумевает, что они отделились друг от друга за один оборот до этого. [39] Они могут быть не связаны с кометой 1106 года, а скорее с кометой, которая вернулась примерно за 50 лет до этого. [1] Подгруппа I также включает кометы, наблюдавшиеся в 1695, 1880 годах (Великая южная комета 1880 года) и в 1887 году (Великая южная комета 1887 года), а также подавляющее большинство комет, обнаруженных миссией SOHO (см. ниже). [1]
Различие между двумя подгруппами, как полагают, подразумевает, что они являются результатом двух отдельных родительских комет, которые сами когда-то были частью «прародительской» кометы, которая ранее разделила несколько орбит. [1] Одним из возможных кандидатов на роль прародителя является комета, наблюдавшаяся Аристотелем и Эфором в 371 г. до н. э. Эфор утверждал, что видел, как эта комета раскололась на две части. Однако современные астрономы скептически относятся к заявлениям Эфора, поскольку они не были подтверждены другими источниками. [6] Вместо этого кометы, прибывшие между 3-м и 5-м веками н. э. (кометы 214, 426 и 467 гг.), считаются возможными прародителями семейства Крейца. [6] Первоначальная комета, безусловно, была действительно очень большой, возможно, до 100 км в поперечнике [1], хотя размер всего в несколько десятков километров, родственный комете Хейла-Боппа , также возможен. [42] Одно исследование предполагает, что орбита прародителя изменилась в двухэтапном процессе, начавшемся в облаке Оорта : во-первых, она была возмущена до эллипса, большая полуось которого составляла около 100 а.е., а во-вторых, она эволюционировала в орбиту, касающуюся Солнца, посредством механизма Козаи . [43]
Хотя ее орбита довольно сильно отличается от орбит двух основных групп, вполне возможно, что комета 1680 года также связана с околосолнечными кометами Крейца через фрагментацию, произошедшую много орбит назад. [6]
Солнечные кометы Крейца, вероятно, не являются уникальным явлением. Другие семейства околосолнечных комет, которые образовались в результате распада родительского тела, — это околосолнечные кометы Мейера, околосолнечные кометы Марсдена и околосолнечные кометы Крахта. [9] [44] Они образуют «не-Крейца» или «спорадические» околосолнечные кометы. [45] Семейства Крейца, Марсдена и Крахта, а также комета 96P/Machholz, в свою очередь, могут образовывать более крупное семейство — межпланетный комплекс Маххольца, который мог образоваться в результате распада родительского тела до 950 г. н. э. [46] Конечной точкой происхождения околосолнечных комет Крейца, вероятно, является облако Оорта , в котором неизвестные физические процессы уменьшали большую полуось до тех пор, пока не образовалась околосолнечная комета. Этот процесс может происходить несколько раз в миллион лет, что может быть либо заниженной оценкой, либо может указывать на то, что человечеству повезло, что такое семейство комет Крейца, околосолнечных комет, существует именно сейчас. [47] Исследования показали, что для комет с высоким наклоном орбиты и перигелийным расстоянием менее 2 а.е. кумулятивный эффект гравитационных возмущений имеет тенденцию приводить к околосолнечным орбитам. [48] Одно исследование оценило, что комета Хейла-Боппа имеет около 15% шансов в конечном итоге стать околосолнечной кометой. [49] Семейства комет, напоминающие группу Крейца, были обнаружены вокруг звезды Бета Живописца . [50]
До недавнего времени очень яркий член кометы Крейтца мог пройти через внутреннюю часть Солнечной системы незамеченным, если бы его перигелий пришелся на период примерно с мая по август. [1] В это время года, если смотреть с Земли , комета приближалась и удалялась почти прямо за Солнцем и могла стать видимой только очень близко к Солнцу, если бы она стала очень яркой. Только замечательное совпадение между прохождением перигелия кометы Eclipse в 1882 году и полным солнечным затмением позволило ее открыть. [1]
В 1980-х годах два спутника, наблюдающих за Солнцем, по счастливой случайности обнаружили несколько новых членов семейства Крейца. С момента запуска спутника наблюдения за Солнцем SOHO в 1995 году стало возможным наблюдать кометы, находящиеся очень близко к Солнцу, в любое время года. [6] Спутник обеспечивает постоянный обзор ближайших окрестностей Солнца, и SOHO к настоящему времени обнаружил сотни новых околосолнечных комет, некоторые из которых имеют всего несколько метров в поперечнике. Около 83% околосолнечных комет, обнаруженных SOHO, являются членами группы Крейца, а остальные включают семейства Мейера, Марсдена и Крахта1&2. [45] Новые околосолнечные кометы Крейца обнаруживаются примерно раз в три дня, [51] в то время как многие, вероятно, остаются незамеченными. [52] Их частота увеличилась с 1997–2002 по 2003–2008 годы. [53] Вероятно, их радиус составляет всего несколько десятков метров. [54] За исключением кометы Лавджоя, ни одна из комет, околосолнечных комет, замеченных SOHO, не пережила прохождения перигелия; некоторые, возможно, погрузились в само Солнце, но большинство, скорее всего, просто полностью испарились. [40] [6] Центробежный распад — еще один важный процесс, который разрушает более мелкие околосолнечные кометы Крейца, [55] и может объяснить задержку распада некоторых комет Крейца задолго до того, как они прошли через перигелий и удаляются от Солнца. [56]
1000-я известная комета Крейца, околосолнечная, была обнаружена SOHO 10 августа 2006 года и названа C/2006 P7 (SOHO). [57] По состоянию на июнь 2020 года [обновлять]85% или около 3400 из 4000 комет, идентифицированных с использованием данных SOHO, в основном астрономами-любителями, анализирующими наблюдения SOHO через Интернет , были кометами Крейца, околосолнечными. [58] По состоянию на февраль 2024 года в базе данных малых тел JPL[обновлять] NASA содержится около 1300 комет Крейца, околосолнечных. [59]
Sungrazers часто прибывают парами или тройками [44], разделенными несколькими часами. Эти пары слишком часты, чтобы возникать случайно, и не могут быть следствием распада на предыдущей орбите, поскольку фрагменты были бы разделены гораздо большим расстоянием. [6] Вместо этого считается, что пары являются результатом фрагментации вдали от перигелия. Было замечено, что многие кометы фрагментируются вдали от перигелия, и кажется, что в случае Sungrazers Крейца за первоначальной фрагментацией вблизи перигелия может следовать непрерывный «каскад» распада по всей остальной части орбиты. [6] [48]
Между кометами Крейца подгруппы I и подгруппы II имеются незначительные различия; первые немного приближаются к Солнцу, а восходящие узлы отличаются примерно на 20°. [40] Количество обнаруженных комет Крейца подгруппы I примерно в девять [60] раз превышает количество членов подгруппы II. Это говорит о том, что комета-«прародительница» разделилась на родительские кометы неравного размера. [6]
Динамически, Крейтцевские солнечные грейзеры могут продолжать признаваться как отдельное семейство в течение многих тысяч 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. [48] В течение 2002–2017 гг. встречаемость Крейтцевских солнечных грейзеров оставалась в основном постоянной. [61]
Невозможно оценить шансы на прибытие еще одной очень яркой кометы Крейца в ближайшем будущем, но, учитывая, что за последние 200 лет не менее 10 комет достигли видимости невооруженным глазом, еще одна большая комета из семейства Крейца, по-видимому, в какой-то момент прибудет. [41] Комета Уайта-Ортиса-Болелли в 1970 году достигла видимой звездной величины 1. [62] В декабре 2011 года комета Крейца C/2011 W3 (Лавджой) некоторое время пережила прохождение перигелия [63] и имела видимую звездную величину −3. [64] Эта комета, вероятно, не является предвестником еще одного прибытия ярких комет Крейца, которые летают на солнце. [65]