Кома — это туманная оболочка вокруг ядра кометы , образующаяся, когда комета проходит вблизи Солнца по своей высокоэллиптической орбите . По мере того как комета нагревается, ее части сублимируют ; [1] это придает комете размытый вид при наблюдении в телескопы и отличает ее от звезд . Слово « кома» происходит от греческого κόμη ( kómē ), что означает «волосы» и является источником самого слова « комета» . [2] [3]
Кома обычно состоит из льда и кометной пыли . [1] Вода составляет до 90% летучих веществ , которые вытекают из ядра, когда комета находится в пределах 3–4 а.е. (280–370 миллионов миль ; 450–600 миллионов км ) от Солнца. [1] Родительская молекула H 2 O разрушается в основном за счет фотодиссоциации и, в гораздо меньшей степени, фотоионизации . [1] Солнечный ветер играет незначительную роль в разрушении воды по сравнению с фотохимией . [1] Более крупные частицы пыли остаются на орбитальном пути кометы, в то время как более мелкие частицы отталкиваются от Солнца в хвост кометы под действием светового давления .
11 августа 2014 года астрономы впервые опубликовали исследования с использованием Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA) , в которых подробно описано распределение HCN , HNC , H 2 CO и пыли внутри ком комет C /2012 F6 ( Леммон) и C/2012 S1 (ISON) . [4] [5] 2 июня 2015 года НАСА сообщило, что спектрограф ALICE на космическом зонде «Розетта» , изучающий комету 67P/Чурюмова-Герасименко, определил, что электроны (в пределах 1 км (0,62 мили) над ядром кометы ) образуются в результате фотоионизации воды . Молекулы под действием солнечной радиации , а не фотоны Солнца, как считалось ранее, ответственны за высвобождение молекул воды и углекислого газа , высвобождаемых из ядра кометы в ее кому. [6] [7]
Комы обычно увеличиваются в размерах по мере приближения комет к Солнцу и могут достигать диаметра Юпитера, хотя плотность очень низкая. [2] Примерно через месяц после вспышки в октябре 2007 года у кометы 17P/Холмса на короткое время появилась разреженная пылевая атмосфера, превышающая по размерам Солнце. [8] Великая комета 1811 года также имела кому диаметром примерно с Солнце. [9] Несмотря на то, что кома может стать довольно большой, ее размер может фактически уменьшиться примерно в то время, когда она пересекает орбиту Марса на расстоянии около 1,5 астрономических единиц от Солнца. [9] На этом расстоянии солнечный ветер становится достаточно сильным, чтобы сдуть газ и пыль из комы, увеличивая хвост . [9]
В конце марта 1996 года было обнаружено, что кометы излучают рентгеновские лучи. [10] Это удивило исследователей, поскольку рентгеновское излучение обычно связано с телами с очень высокой температурой . Считается, что рентгеновские лучи возникают в результате взаимодействия комет с солнечным ветром: когда высокозаряженные ионы пролетают через атмосферу кометы, они сталкиваются с атомами и молекулами кометы, «отрывая» у кометы один или несколько электронов. Этот отрыв приводит к излучению рентгеновских лучей и фотонов дальнего ультрафиолета . [11]
С помощью обычного земного телескопа и некоторой техники можно рассчитать размер комы. [12] Так называемый метод дрейфа: телескоп фиксируется в нужном положении и измеряется время прохождения видимого диска через поле зрения. [12] Это время, умноженное на косинус склонения кометы, умноженное на 0,25, должно равняться диаметру комы в угловых минутах. [12] Если известно расстояние до кометы, то можно определить видимый размер комы. [12]
В 2015 году было отмечено, что прибор ALICE на космическом корабле ESA Rosetta к комете 67/P обнаружил водород, кислород, углерод и азот в коме, которую они также назвали атмосферой кометы. [13] Алиса — ультрафиолетовый спектрограф, и он обнаружил, что электроны, созданные ультрафиолетовым светом, сталкивались и разрушали молекулы воды и окиси углерода. [13]
ОАО-2 («Звездочет») обнаружило большие ореолы газообразного водорода вокруг комет. [14] Космический зонд «Джотто» обнаружил ионы водорода на расстоянии 7,8 миллионов км от Галлея, когда он пролетал вблизи кометы в 1986 году. [15] Было обнаружено гало газообразного водорода, диаметр которого в 15 раз превышает диаметр Солнца (12,5 миллионов миль). ). Это побудило НАСА направить миссию «Пионер Венеры» на комету, и было установлено, что комета выбрасывает 12 тонн воды в секунду. Эмиссия газообразного водорода не была обнаружена с поверхности Земли, поскольку эти длины волн блокируются атмосферой. [16] Процесс расщепления воды на водород и кислород был изучен с помощью прибора ALICE на борту космического корабля «Розетта». [17] Один из вопросов заключается в том, откуда и как поступает водород (например, расщепление воды ):
Сначала ультрафиолетовый фотон Солнца попадает в молекулу воды в коме кометы и ионизирует ее, выбивая энергичный электрон. Затем этот электрон сталкивается с другой молекулой воды в коме, разбивая ее на два атома водорода и один кислород и в процессе заряжая их энергией. Затем эти атомы излучают ультрафиолетовый свет, который Алиса обнаруживает на характерных длинах волн. [17]
Гало газообразного водорода, в три раза превышающее размер Солнца, было обнаружено Скайлэб вокруг кометы Когоутек в 1970-х годах. [18] SOHO обнаружила гало газообразного водорода радиусом более 1 а.е. вокруг кометы Хейла-Боппа . [19] Вода, испускаемая кометой, расщепляется солнечным светом, а водород, в свою очередь, излучает ультрафиолетовый свет. [20] Размеры гало составили десять миллиардов метров в поперечнике 10^10, что во много раз больше Солнца. [20] Атомы водорода очень легкие, поэтому они могут преодолевать большие расстояния, прежде чем сами ионизируются Солнцем. [20] Когда атомы водорода ионизируются, они особенно уносятся солнечным ветром. [20]
Миссия Rosetta обнаружила в коме кометы 67P угарный газ, углекислый газ, аммиак, метан и метанол, а также небольшое количество формальдегида, сероводорода, цианистого водорода, диоксида серы и сероуглерода. [21]
Четыре верхних газа в гало 67P — это вода, углекислый газ, окись углерода и кислород. [22] Соотношение кислорода и воды, выходящего из кометы, оставалось постоянным в течение нескольких месяцев. [22]
