Учёные Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) разрабатывают методику, которая позволит рассчитать соотношение пыли и газа в оболочке и хвосте комет. Это поможет проникнуть в историю образования Солнечной системы и понять процессы, происходившие на разных этапах формирования Вселенной.
Группа исследователей под руководством астрофизика Евгения Зубко пытается решить фундаментальную для современной астрофизики задачу — оценить отражающую способность частиц космической пыли по их способности рассеивать звёздный свет. Для этого учёные исследуют оптические характеристики пылевых частиц в газопылевой оболочке и хвосте комет.
В основе разрабатываемой методики лежит эффект Умова — обратная зависимость между отражающей способностью объекта и поляризацией света, рассеянного объектом: чем ярче объект, тем ниже его поляризация. Это соотношение впервые было выведено российским физиком Николаем Умовым в 1905 году.
Евгений Зубко рассказал, что ранее эффект Умова исследовался только в приложении к поверхностям — например, поверхности (реголиту) Луны и астероидов. Объяснение, которое было дано этому физическому явлению в 60—70 е годы XX века, исключало его приложение к одиночным пылевым частицам, из которых состоит реголит. Однако учёный вместе со своей командой пришёл к выводу, что для отдельных частиц эффект Умова актуален почти в той же мере, что и для поверхностей.
Ранее исследователи заключили, что эффект Умова действует в однородном разреженном облаке частиц космической пыли. В статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, учёные утверждают, что физический эффект также актуален для облаков, состоящих из смеси двух видов пылевых частиц, характерной для пылевой оболочки и хвоста кометы. Предполагается, что эффект Умова будет действителен и для трёхкомпонентной пылевой смеси, характерной для протопланетных пылевых облаков.
Изучая степень линейной поляризации, которую приобретает солнечный свет, когда рассеивается частицами кометной пыли, учёные весьма точно оценивают отражательную способность пылевых частиц (альбедо). Эта характеристика крайне важна для оценки общего количества выброшенной из кометы пыли и соотношения объёмов выброшенных из кометы пыли и газов. Это соотношение — одна из важнейших характеристик эволюционного пути кометы, позволяющее, например, примерно понять, в какой части Солнечной системы была образована комета.
«Знание отношения объёмов пыли и газа может дать нам представление о том, какие стадии эволюции прошли разные кометы, а также, что происходило в момент зарождения Солнечной системы. Но если посчитать количество газа в комете легко, то с частицами пыли всё совсем не так просто, — рассказывает Евгений Зубко. — Когда мы измеряем солнечный свет, отражённый от «комы», возникает вопрос, а сколько же было частиц пыли, которые его отразили. Ключевая информация, которая нужна для ответа на этот вопрос — отражательная способность этих частиц или их альбедо. Однако разные частицы ведут себя по-разному. Отличие в отражательной способности «тёмных» и «светлых» частиц кометной пыли может достигать нескольких десятков раз. Сегодня это общая проблема, возникающая и в других астрофизических задачах, например, при оценке объёма вещества в протопланетных дисках, наблюдаемых у других звёзд.
Мы сражаемся за понимание того, какова же величина этого альбедо, привлекая дополнительные методы. В частности, поляриметрию, где мы измеряем степень линейной поляризации и, таким образом, находим отражательную способность частиц кометной пыли с помощью эффекта Умова».
В работе очень много неизвестных. «Мы практически ищем чёрную кошку в тёмной комнате», — признаётся учёный, уточняя, что только активное взаимодействие групп астрофизиков из разных стран способно привести к качественному прорыву в этой области исследований.
Методику анализа соотношения пыли и газа, основанную на эффекте Умова, в перспективе можно применять не только для изучения комет. Скорее, это ключ к пониманию процессов формирования и эволюции других планетных систем, а следовательно, и нашей собственной планетной системы.
