Как формируются кометы, откуда они приходят и почему их орбиты различаются

Кометы часто описываются как космические снежки: твердые тела, состоящие из камня, пыли и замерзших газов, которые обращаются вокруг Солнца, согласно обзору комет на сайте НАСА. Вдали от Солнца ледяное ядро кометы, называемое ядром (nucleus), мало — НАСА сравнивает его с размером небольшого города. По мере приближения кометы к Солнцу тепло вызывает испарение этих замерзших газов, создавая светящуюся голову, называемую комой (coma), которая может быть больше большинства планет, плюс хвост из пыли и газа, который может протяжиться на миллионы миль.

Где рождаются кометы

Согласно НАСА, кометы являются остатками, оставшимися после образования Солнечной системы. Вместо того чтобы быть разбросанными случайно по всей Солнечной системе, большинство из них сосредоточено в двух отдельных хранилищах: поясе Койпера, который начинается за орбитой Нептуна, и намного более удаленном облаке Оорта, согласно странице НАСА о фактах пояса Койпера.

Пояс Койпера — это кольцевидный регион ледяных тел, который начинается вблизи орбиты Нептуна, примерно в 30 астрономических единицах (а.е.) от Солнца, и простирается примерно до 50 а.е. в своем основном сечении, с более рассеянным диском, доходящим почти до 1000 а.е., согласно НАСА. Он назван в честь астронома Герарда Койпера, который опубликовал теоретические работы по объектам за пределами орбиты Нептуна в 1951 году, хотя фактические открытия объектов пояса Койпера начались лишь в начале 1990-х годов (Плутон, открытый в 1930 году, был первым таким обнаруженным объектом, хотя в то время это не было признано). Более 2000 объектов были каталогизированы на сегодняшний день, и ученые оценивают, что в этом регионе существуют сотни тысяч тел, превышающих 60 миль (100 километров) в ширину, согласно НАСА.

Облако Оорта лежит далеко за поясом Койпера, простираясь на сотни миллиардов километров от Солнца, согласно Европейскому космическому агентству (ЕКА). Его огромное расстояние и гравитационные эффекты проходящих звезд и приливное воздействие галактики, как считается, придают ему сферическую форму, в отличие от более плоского, дискообразного пояса Койпера.

Почему орбиты различаются: кометы с короткими и длинными периодами

Хранилище, из которого происходит комета, определяет, как астрономы классифицируют ее орбиту. Страница миссии Comet Interceptor ЕКА выделяет несколько категорий на основе орбитального периода и угла, под которым комета движется относительно плоскости планет (эклиптики).

Кометы семейства Юпитера завершают орбиту за менее чем 20 лет и движутся близко к плоскости планет, рядом с орбитой Юпитера; их траектории в значительной степени формируются гравитацией Юпитера, согласно ЕКА. Кометы типа Галлея имеют периоды от 20 до 200 лет, движутся между орбитами Юпитера и Плутона и могут приближаться к Солнцу под любым углом от 0 до 90 градусов относительно плоскости планет — комета Галлея, которая возвращается примерно каждые 76 лет, является наиболее известным примером, приведенным ЕКА.

И кометы семейства Юпитера, и кометы типа Галлея классифицируются как кометы с коротким периодом, и страница НАСА о поясе Койпера приписывает большинство комет с коротким периодом из семейства Юпитера столкновениям в поясе Койпера, которые отправляют фрагменты в сторону Солнца под гравитационным влиянием Нептуна.

Долгопериодические кометы, в свою очередь, имеют орбитальные периоды от 200 лет до более чем миллиона лет, согласно ЕКА. Эти кометы редко попадают во внутреннюю часть Солнечной системы и имеют тенденцию прибывать из практически случайных направлений и углов, а не придерживаясь плоскости планет — закономерность, согласующаяся с происхождением из грубо сферического облака Оорта, а не из более плоского пояса Койпера. Поскольку долгопериодические кометы так редко наблюдаются вблизи, миссия Comet Interceptor ЕКА имеет целью стать первой, которая изучит одну вблизи.

Другие категории орбит

ЕКА также описывает кометы, проходящие близко к Солнцу, которые проходят чрезвычайно близко к Солнцу и часто разрываются или испаряются от тепла, и непериодические кометы, которые могут получить достаточную скорость от близких встреч с планетами, чтобы полностью убежать от гравитации Солнца и покинуть Солнечную систему. Отдельно, межзвездные объекты, такие как 1I/'Oumuamua, считаются экокометами, которые сформировались вокруг других звезд, прежде чем пройти через нашу Солнечную систему, согласно ЕКА.

Из чего состоят кометы

НАСА описывает кометы как состоящие из камня, пыли и замерзших газов. Материал в поясе Койпера в частности описывается НАСА как ледяные остатки, содержащие камень, водяной лед, аммиак и метан, причем некоторые тела превышают 600 миль (около 965 километров) в поперечнике, включая карликовые планеты, такие как Плутон и Эрис, которые делят этот регион. НАСА также отмечает, что общая предполагаемая масса пояса Койпера составляет не более примерно 10% от массы Земли.

При повторных прохождениях близко к Солнцу лед кометы постепенно истощается. На странице НАСА о поясе Койпера отмечается, что такие кометы в конце концов могут стать неактивными, больше не производя видимые кому и хвост, которые определяют активные кометы.