ALMA заметила вспышку молекулярной активности гигантской кометы из облака Оорта

Астрономы при помощи наземной радиообсерватории ALMA впервые заметили вспышки молекулярной активности ядра гигантской кометы C/2014 UN271 (Бернардинелли — Бернштейна). Они наблюдались в феврале-марте прошлого года и характеризовались выбросами возникшего за счет прямой сублимации угарного газа с ядра кометы. Статья опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters.

Исследование ядер комет, попадающих во внутреннюю часть Солнечной системы, позволяет узнать больше о составе разных областей протосолнечного диска, из которого возникла наша планетная система. Особый интерес представляют тела, которые могут быть родом из Облака Оорта и обладают орбитой с очень длительным периодом, что позволяет сохранять практически первозданный состав и свойства с момента образования.

Среди таких объектов выделяется комета C/2014 UN271 (Бернардинелли — Бернштейна), обнаруженная в 2021 году, которую изначально приняли за карликовую планету. Дальнейшие наблюдения за ней показали, что это крупнейшее (140–150 километров) ядро комет среди известных, которое сейчас движется к Солнцу из Облака Оорта и обладает орбитальным периодом в несколько миллионов лет. Ожидается, что в 29 января 2031 года комета окажется вблизи нового перигелия орбиты, расположенного сразу за орбитой Сатурна (10,91 астрономической единицы от Солнца), что станет для нее первым путешествием во внутреннюю Солнечную систему.

Группа астрономов во главе с Натаном Ротом (Nathan Roth) из Центра космических полетов имени Годдарда представила результаты наблюдений за активностью кометы C/2014 UN271, проведенных 8 и 17 марта 2024 года при помощи наземной системы радиотелескопов ALMA в линиях угарного газа (СО) и формальдегида (H₂CO) с большим пространственным разрешением. Сопутствующие оптические наблюдения за кометой проводились в период с 3 февраля по 24 марта 2024 года с помощью ряда небольших наземных телескопов, таких как однометровые телескопы Межамериканской обсерватории Серро-Тололо.

На момент наблюдений ALMA комета находилась в 16,6 астрономической единицы от Солнца. В периоды с 24 по 29 февраля и с 20 по 24 марта ядро становилось ярче в оптическом диапазоне, что интерпретируется, как, минимум, одна (февральская) вспышка активности, обусловленная обильным выбросом пыли и льда с ядра. Таким образом, ALMA следила за ядром спустя 11,4 или 20,4 дня после последней вспышки.

Исследователи однозначно обнаружили излучение угарного газа при помощи ALMA в оба сеанса наблюдений. Скорость его производства на поверхности ядра за счет прямой сублимации оценивается в (3,5–4,7) × 10²⁷ молекул в секунду, предполагается, что это основной механизм текущей активности кометы. Верхний предел генерации формальдегида составляет 1,2 × 10²⁶ молекул в секунду, он не является значимым компонентом комы кометы. 8 марта у ядра наблюдались две струи выбросов угарного газа с ядра, 17 марта одна из струй замечена не была, а зона наибольшего излучения угарного газа была сильнее смещена от ядра. Расчетная температура поверхности ядра в подсолнечной точке для этих дат составляет около 60 кельвин. Данные наблюдений подтверждают крупные размеры ядра кометы (от 101 до 151 километра по разным моделям), а также дают верхнюю оценку массы пыли в коме на уровне от 0,2 до 2,5 × 10¹¹ килограмм.

По расчетам ученых, после уменьшения гелиоцентрического расстояния до 15 астрономических единиц начнется заметная сублимация метанового льда на ядре кометы. К ноябрю 2027 года (12,5 астрономической единицы) в коме можно будет зарегистрировать этан, а к марту 2030 года (11 астрономических единиц) — ацетилен и сероводород. Вблизи перигелия можно будет наблюдать сублимацию углекислотного и аммиачного льдов, в то время как сублимация водяного льда вряд ли окажется активной.

Недавно выяснилось, что внутренняя часть Облака Оорта представляет собой изящную спираль с двумя рукавами, форма которой остается стабильной на протяжении долгого времени.