Поймать комету за хвост: «Гера» и Europa Clipper пролетят сквозь хвост межзвёздной кометы

У астрономов появилась неожиданная возможность больше узнать о недавно посетившем Солнечную систему третьем из известных человечеству межзвёздном объекте — «комете» 3I/ATLAS. Оказывается, траектории полёта двух межпланетных зондов, которые летят исследовать дальнюю Солнечную систему, проходят близко от растянутого хвоста кометы. Если, конечно, «это» больше похоже на комету и имеет хвост. Используя имеющиеся инструменты на борту космических аппаратов, можно исследовать его структуру.

По поводу природы третьего межзвёздного объекта 3I/ATLAS уже успели высказаться многие, включая предположение, что это космический корабль инопланетян (как же без этого). Хотя большинство астрономов склонно считать это больше кометой, чем астероидом. Более конкретные и полезные суждения включают предложения исследовать его подручными средствами, в частности, при помощи марсианских роботов и орбитальных аппаратов, поскольку ближе всего комета подлетела именно к Марсу. Так, по сети ходят фотографии кометы, сделанные марсоходом Perseverance (впрочем, на части из них с такой подписью запечатлена не комета, а спутник Марса Фобос).

В недавней статье (принята к публикации в Research Notes of the American Astronomical Society, препринт пока можно взять на arXiv) предлагается использовать два космических аппарата, «случайно» оказавшиеся на пути кометного хвоста. Впрочем, это ещё предстоит подтвердить расчётами, о чём подробнее будет написано ниже. Аппараты — «Гера» и Europa Clipper. Первый летит к паре астероидов Дидим-Диморф, в которые в 2022 году врезался космический импактор DART с целью посмотреть, насколько таким способом можно в будущем отклонить траекторию угрожающего Земле астероида. Второй летит к одноимённому спутнику Юпитера исследовать его ледяной покров. То, что они вообще могут пересечь линию хвоста — удачное совпадение: обычно кометы прилетают со всех направлений, и не привязаны к плоскости орбит планет, а именно в ней свойственно летать межпланетным зондам. Но 3I/ATLAS удачно пролетает почти в плоскости эклиптики, поэтому её хвост тоже расположен практически в ней.

3I/ATLAS как раз проходит через перигелий, и у неё появился хвост. Более того, он постоянно удлиняется, как и положено комете. В нём обнаружили значительные выбросы воды, в частности, гидроксильные ионы OH^— — продукт распада молекул воды. Как и любой мощный поток заряженных ионов, они могут влиять на магнитное поле Солнечной системы. Ожидается, что пролетая через этот хвост, можно бы было не только исследовать сами ионы, но и возмущения магнитосферы.

Хвост у этой, как и других комет, тянется не совсем в том направлении, где его предполагают большинство неастрономов. Комета 3I/ATLAS 29 октября проходит перигелий и начнёт удаляться от Солнца, но это не значит, что хвост потянется за ней. Хвост кометы — это поток частиц, которые с её поверхности сдувает солнечный ветер, поэтому он направлен в сторону от Солнца — комета часто летит хвостом вперёд. Но и здесь не всё просто. Так, у уважающей себя «обычной» кометы могут быть как минимум два хвоста — пылевой и газовый (см. по этому поводу заметку о трёххвостой комете NEOWISE). Кроме того, хвост может изгибаться и даже отрываться от кометы, как фиксируют тысячи астролюбителей по всему миру у «кометы сезона» A6/Lemmon, которую прямо сейчас можно увидеть недалеко от Большой Медведицы.

Поэтому направление хвоста кометы необходимо рассчитать. Этому и посвящена статья, в которой появилось заманчивое предложение командам двух межпланетных зондов. Для оценок расположения хвоста астрономы использовали модель под названием Tailcatcher. За подробностями мы можем только отослать астрофизиков к исходной статье, но вкратце она оценивает траекторию движения ионов кометы на основе разных скоростей солнечного ветра. Затем нужно было получить оценки «промаха» обоих космических аппаратов — минимального расстояния, на котором он может пролететь от центральной оси хвоста. Точность модели зависит от точности данных о солнечном ветре, а их мы, как правило, получаем позже, постфактум.

Хвост кометы растёт со времени её открытия в июне. По его свечению даже можно прикинуть размер кометы (яркость хвоста тем больше, чем больше материала комета сбрасывает за единицу времени, а это напрямую связано с её размером). Комета как раз вышла из пределов видимости земных приборов (её наблюдать с Земли мешает Солнце), но предположительно хвост продолжит расти до перигелия 29 октября. Оба аппарата должны пройти область хвоста в следующие две недели. Окно «Геры» открывается между 25 октября и 1 ноября, а Europa Clipper пролетит близко к оси хвоста всего между 30 октября и 6 ноября. Две недели — мало не только для наблюдений, но даже для планирования соответствующего манёвра даже в «режиме демонстрации технологии», тем более ни один аппарат для этого специально не был предназначен. Но это пока единственное, что у нас имеется.

Самые оптимистичные оценки дают, что оба аппарата будут на расстоянии около 8 миллионов километров от центральной оси хвоста. Поэтому ещё неясно, будет ли там что ловить. Но такое расстояние в пределах возможностей приборов собрать данные о «ионосфере» кометы — некоторое количество ионов вполне может отлететь на миллионы километров в сторону от курса особенно активной кометы и попасть в пределы обнаружения современных приборов. Но у плана есть недостаток — на «Гере» нет приборов, которые могли бы зафиксировать ионы хвоста и создаваемые ими возмущения магнитного поля солнечного ветра. А на «Европа Клиппер» такие приборы имеются. Она оснащена магнетометром и детектором плазмы — а это именно то, что нам нужно. Но пока даже неясно, сочтут ли целесообразным и успеют ли инженеры центров управления миссий (в основном, конечно, «Европы Клиппер») скорректировать план исследований и отправить команду аппаратам сделать полезное что-то по случаю потенциального прохождения своих зондов сквозь кому кометы. Если да, то это может стать первым случаем, когда удастся взять образец хвоста межзвёздной кометы.