10 minučių astronomijos: Kometos

Kometai "ISON" nenumaldomai artėjant iki pozicijos, kada ji turėtų būti ypač gerai matoma net plika akimi, galimai net nustelbsianti mėnulio švytėjimą, pažvelkime, kas gi šie vaiduokliškieji Žemės kaimynai iš tiesų yra.

Kometa "ISON" Hubble akimis

Tikėtina, kad lapkričio mėnesį ši kometa atsidurs tokioje vietoje, kad ją mes galėsime regėti kaip ryškiausią objektą nakties danguje. Žinoma, dar vis kyla abejonių, kad ji bus taip gerai matoma, bet jos kyla tik dėl to, kad šie paslaptingieji objektai yra tokie nenuspėjami.
Dažniausiai netikėti ir kartais tikrai įspūdingi kometų pasirodymai visuose amžiuose sužadindavo daugelio žmonių susidomėjimą. Dažniausiai šie pasirodymai būdavo interpretuojami kaip blogą nešantys ženklai. Tačiau iš tiesų šie vaiduokliški objektai tėra mūsų kaimynai Saulės sistemoje, tiesiog jie gyvena labai toli. Pagal pasirodymo dažnumą kometos yra klasifikuojamos į dvi grupes:

• Ilgo periodo kometos. Jų apskriejimo aplink Saulę periodai yra ilgesni, nei 200 metų, heliocentrinis atstumas ne mažesnis, nei 10 000 astronominių vienetų (1 AV yra lygus vidutiniam atstumui tarp Saulės ir Žemės, arba apie 150 mln. km). Jų orbitos atrodo visiškai atsitiktinai orientuotos į ekliptikos plokštumą, turi didelį ekscentricitetą, dėl ko atrodo beveik parabolinės, kai skrieja pro tarpplanetinį regioną. Šių kometų gimtinė - Oorto debesis.
• Trumpo periodo kometos. Šios kometos gyvena gerokai arčiau - daugiausiai tarp 35 - 50 AV, jos yra vadinamos Koiperio žiedo ar transneptūniniais objektais. Priešingai nei ilgo periodo kometos, šios turi gerokai mažesnį ekscentricitetą ir atrodo susispietusios ties ekliptikos plokštuma.

Kometos iš kitų dangaus objektų išsiskiria savo būdinga išvaizda, kuri jau buvo išskirta net žiloje senovėje - tai vieninteliai objektai, paskui save besitempiantys kažką panašaus į uodegą ar garbanas (senoviniuose rankraščiuose jos taip ir būdavo piešiamos - šviesuliai su prie jų pririštom ilgom uodegom). Vaikystėje, stebėdamas kometų nuotraukas, dažnai keldavau sau klausimus, kodėl jos atrodo būtent taip. Tai nesudėtinga paaiškinti pažvelgus į jų sandarą.

Kometos sandara

•  Branduolys. Iš Žemės labai sudėtinga gauti kokių nors duomenų apie kometos branduolį. Daugumos kometų branduolių albedas (atspindimos šviesos santykis su gaunama šviesa) yra labai mažas, tarp ~2 ir 5%. Skersmuo varijuoja tarp 1 - 50 kilometrų. Kartais atrodo, jog kometos turi kelis branduolius, kurie yra akivaizdžiai vienas nuo kito atsiskyrę. Manoma, kad tokie branduoliai susidaro įvykus pasidalijimui (tiesiog paima ir suskyla vienas branduolys į gabalus). Iš esmės branduoliai turėtų atrodyti kaip purvinos sniego gniūžtės. Dinamiškai naujos kometos (pirmą kartą atskriejančios link Saulės per stebėjimų laikotarpį, kaip kad "ISON") greičiausiai yra padengtos labai lengvai sublimuojančiu ledu. Senos, periodinės kometos jau yra praradusios didžiają dalį ar net visą lengvai garuojančią paviršiaus medžiagą, jos lieka padengtos dulkių (mažų kietų dalelių) pluta.
• Kometai artėjant link Saulės, ledas sublimuoja ir palieka paviršių, kartu su savimi tempdamas dulkių daleles, kas sudaro šviesią komą, kurios skersmuo yra apie 10 - 100 tūkst. km. Dujos nuo branduolio tolsta šiluminio plėtimosi greičiu:
                           
  čia m - molinė masė, v - greitis, k - Bolcmano konstanta, T - temperatūra Kelvinais. Kadangi kūno, esančio ~3 AV nuo Saulės pusiausvyos temperatūra yra apyligė vandens ledo (kosmose yra daugybė ledo, sudaryto ir ne iš vandens, o pvz. anglies monoksido, metano ir pan., bet apie tai ateityje) sublimacijos temperatūrai, gerai išsivysčiusios komos pasirodymas ties mažesniu heliocentriniu atstumu priimtas kaip įrodymas, kad pagrindinė greit garuojančio daugumos kometų paviršiaus sudedamoji dalis yra vandens ledas. Kadangi koma, išskyrus vidinius ~100 km yra skaidri daugumoje bangos ilgių, praktiškai visos molekulės yra apšviestos Saulės, dėl ko tam tikro laiko jos disocijuoja (skyla į smulkesnius elementus).
• Dujoms sublimuojant ir tolstant nuo branduolio, kartu su savimi jos tempiasi ir dulkes. Dulkių - dujų santykis paprastai yra tarp 0.1 ir 10. Šiam mišiniui nutolus nuo branduolio kelių dešimčių branduolio skersmenų atstumu, dulkės atsiskiria nuo dujų ir tampa pavaldžios Saulės spinduliuotės ir gravitacijos jėgoms. Priklausomai nuo dulkių dydžio (paviršiaus ploto) ir masės jos skirtingai pasiskirsto erdvėje, toldamos nuo kometos (galėčiau papaišyti piešinuką, kaip tiksliai tai vyksta, bet tada jau reikėtų labai daug aiškinti ir viską perskaityti užtruktų ilgiau, nei 10 minučių :) ). Taip susidaro dulkių uodega.
• Nors sublimuojančios dujos yra neutralios, kai palieka kometos branduolį, galiausiai visos molekulės ir atomai Saulės spinduliuotės dėka tampa jonizuotos. Jonai ir plazma sąveikauja su magnetiniais laukais ir Saulės vėju, taip sudarydami plazmos ir jonų uodegą. Melsva spalva yra dėl fluorescuojančių CO+ jonų.

Labai trumpai tiek ir tėra apie kometas. Dauguma ilgaperiodžių kometų yra senoviniai kūnai, dar niekada, ar beveik niekada nuo savo susidarymo nepriartėję prie Saulės, taigi yra nuostabūs Saulės sistemos istorijos tyrinėjimo šaltiniai.

Nežinau, ar kam nors įdomu tai skaityti, bet jei atsiras poreikis, galiu ir toliau karts nuo karto raštelti kokius trumpus astronomijos įvairenybių rašinėlius.