Распад комет при приближении к Солнцу зависит от условий в протопланетном диске, где они сформировались 4,5 миллиарда лет назад
Учёные обнаружили, что кометы распадаются по-разному, когда приближаются к Солнцу. Это различие, как полагают исследователи, связано с условиями в протопланетном диске, где кометы сформировались 4,5 миллиарда лет назад.
Метеороиды, которые мы видим как метеоры в ночном небе, имеют размер небольших камешков. Они, по сути, того же размера, что и те, что образовывали кометы во время формирования Солнечной системы.
По мере формирования Солнечной системы крошечные частицы в диске вокруг молодого Солнца постепенно становились больше, пока не стали размером с небольшую гальку. Как только эта галька становилась достаточно большой, чтобы больше не перемещаться вместе с газом, она разрушалась в столкновениях с подобными объектами, прежде чем успевала вырасти.
Кометы и первые астроиды образовались, когда облака этой гальки локально коллапсировали в тела размером в километр и больше.
Когда кометы приближаются к солнцу сегодня, они распадаются на более мелкие фрагменты, называемые метеороидами. Эти метеороиды некоторое время вращаются по орбите с кометой и позже могут создавать метеоритные дожди, когда попадают в атмосферу Земли.
Учёные предположили, что кометы рассыпаются до размеров гальки, из которой они состоят. В этом случае распределение размеров и физические и химические свойства молодых метеороидных потоков всё ещё содержат информацию об условиях в протопланетном диске во время этого коллапса.
Команда профессиональных астрономов и астрономов-любителей по всему миру используют специальные видеокамеры для наблюдения для отслеживания метеоров в спонсируемом NASA проекте под названием CAMS — «Камеры для наблюдения за метеорами на всём небе».
Эти камеры измеряют траектории метеороидов, насколько высоко они находятся, когда впервые загораются, и как они замедляются в атмосфере Земли. Специализированные камеры даже измеряли состав некоторых из этих метеороидов.
Команда изучила 47 молодых метеорных потоков. Большинство из них — это крошки двух типов комет: кометы семейства Юпитера из Рассеянного диска пояса Койпера за Нептуном и долгопериодические кометы из Облака Оорта, окружающего Солнечную систему. Долгопериодические кометы движутся по гораздо более широким орбитам, чем кометы семейства Юпитера, и гораздо слабее удерживаются гравитацией Солнца.
В ходе проекта было обнаружено, что кометы с большим периодом (Облако Оорта) часто распадаются на размеры, указывающие на мягкие условия аккреции. Их метеороиды имеют низкую плотность. Метеорные потоки содержат довольно постоянные 4% типа твёрдых метеороидов, которые нагревались в прошлом, а теперь только ярче светят глубже в атмосфере Земли и, как правило, бедны натрием.
С другой стороны, кометы семейства Юпитера обычно распадаются на более мелкие и плотные метеороиды. Они также имеют более высокий средний показатель твёрдого материала в 8% и демонстрируют большее разнообразие в этом содержании.
Исследователи пришли к выводу, что эти кометы семейства Юпитера состоят из гальки, которая достигла точки, когда фрагментация стала важной в эволюции их размеров. Более высокая примесь материалов, которые были нагреты в прошлом, ожидается ближе к Солнцу.
Примитивные астероиды образовались ещё ближе к солнцу, хотя всё ещё за пределами орбиты Юпитера. Эти астероиды производят метеорные потоки с ещё более мелкими частицами, показывая, что их каменные «строительные блоки» подвергались ещё более агрессивной фрагментации.
Хотя в обеих группах есть исключения, подразумевается, что большинство долгопериодических комет образовались в более мягких условиях роста частиц, возможно, около края 30 а. е. Транснептунового диска. Большинство комет семейства Юпитера образовались ближе к Солнцу, где галька достигала или проходила через барьер фрагментации, в то время как примитивные астероиды образовались в регионе, где формировались ядра гигантских планет.
Пока планеты-гиганты росли, Нептун двигался наружу и рассеивал кометы и астероиды из оставшегося протопланетного диска. Это движение наружу, вероятно, создало как Рассеянный диск пояса Койпера, так и Облако Оорта. Это объясняло бы то, что и долгопериодические кометы, и кометы семейства Юпитера обладают одинаковыми свойствами, но команда обнаружила иное.
Возможно, что молекулярные облака в области рождения Солнца на ранней стадии возмущали широкие орбиты комет Облака Оорта, и кометы с большим периодом обращения, которые наблюдаются сегодня, были рассеяны по таким орбитам только в то время, когда Солнце вышло из этой области. В отличие от этого, кометы семейства Юпитера всегда находились на более коротких орбитах и собирали всё объекты, рассеянные Нептуном на своём пути.