Комета (від — волохатий, від — волосся) — мале тіло Сонячної системи, яке має дуже ексцентричні еліптичні орбіти. При наближенні до Сонця, комета нагрівається та починає виділяти гази з утворенням гравітаційно незв'язаної атмосфери (коми) навколо ядра, а також хвоста газу та пилу, що зумовлено впливом сонячного випромінювання та сонячного вітру.
Ядра комети можуть мати розміри від кількох сотень метрів до десятків кілометрів і складаються з пухких скупчень льоду, пилу та дрібних кам'яних частинок. Діаметр коми може до 15 разів перевищувати діаметр Землі, тоді як хвіст може мати довжину понад одну астрономічну одиницю.
Вважається, що комети зароджуються в поясі Койпера або пов'язаному з ним розсіяному диску, який лежить за орбітою Нептуна, та в хмарі Оорта — сферичній хмарі крижаних тіл, що тягнеться за межі поясу Койпера до середини відстані до найближчої зірки.
Деякі комети можна побачити із Землі без допомоги телескопа, що давало змогу спостерігати та документувати їх з давніх часів в усьому світі. Особливо яскраві комети називають «Великими».
року, було відомо про понад 4500 комет. Однак це лише невелика частина загальної очікуваної кількості комет, оскільки вважається, що у хмарі Оорта налічується близько трильйона кометоподібних тіл. Неозброєним оком можна побачити в середньому одну комету на рік, хоча багато з них тьмяні та не видовищні.
Для вивчення комет до них спрямовують космічні апарати. Так, наприклад, під час місії НАСА «Deep Impact», зонд протаранив поверхню комети 9P/Темпеля для вивчення її внутрішньої структури, а в ході місії ЄКА «Розетта» здійснено першу посадку на комету Чурюмова-Герасименко.
Походження Комети з'являються з периферії Сонячної системи, зокрема з хмари Оорта і поясу Койпера. Їхні орбіти постійно змінюються під впливом гравітації основних планет. Унаслідок цього деякі з комет переходять на близько-сонячні орбіти і Сонце знищує їх, коли вони наближаються до нього, інші крижані брили назавжди залишають Сонячну систему.
Вважають, що комети походять із двох основних областей: хмари Оорта, розташованої на великій відстані від Сонця і складається із «решток», що залишилися після конденсації сонячної туманності, та поясу Койпера, розташованого за орбітою Нептуна. Зовнішні краї цих областей досить холодні для того, щоб вода існувала там у твердому (а не газоподібному) стані. Тіла, розташовані на закраїнах Сонячної системи, як правило, складаються з летких речовин (водяних, метанових та інших льодів), що випаровуються при підлітанні до Сонця.
Попри те, що астероїди зазвичай походять з інших джерел, дуже старі комети, які втратили леткі речовини, можуть дуже нагадувати їх.
Будова комет Як правило, комети складаються з «голови» — невеликого яскравого згустку-ядра, що оточена світлою туманною оболонкою (комою), яка складається з газу та пилу, та одного чи кількох хвостів.
Тривале існування низки періодичних комет, що багаторазово пролітали поблизу Сонця, пояснюється незначною втратою речовини при кожному прольоті (через утворення пористого теплоізоляційного шару на поверхні ядер або наявності в ядрах тугоплавких речовин).
Основні газові складові комет
Основні газові складові комет включають різноманітні атоми, молекули та іони, які випаровуються під дією сонячного випромінювання, створюючи характерні хвости комет. В таблиці нижче наведені найпоширеніші компоненти газового складу комет:
Атоми Молекули Іони Н Н2O H2O+ О О2 H3O+ С С3 OH+ S CN CO+ Na СН CO2+ Fe СО CH+ Co HCN CN+ Ni CH3CN H2CO
Ядро
Ядро — тверда частина комети, яка складається з твердих частинок і льоду й має невеликий розмір (порівняно з комою чи хвостом). Навколо ядра активної комети (при його наближенні до Сонця) утворюється кома.
Кометні ядра складаються з суміші каміння, пилу, водяного льоду, а також замерзлого вуглекислого газу, чадного газу, метану та аміаку. Тому їх часто називають «брудними космічними сніжками» за моделлю Фреда Віппла. Комети з більшим вмістом пилу отримали назву «крижані брудні кульки». Термін «крижані брудні кульки» виник після спостереження зіткнення комети 9P/Темпеля із зондом Deep Impact у липні 2005 року. За образним порівнянням, комети нагадують «морозиво у фритюрі» (), оскільки їхня поверхня складається з щільного кристалічного льоду, змішаного з органічними сполуками, в той час як внутрішній лід холодніший і менш щільний.
Поверхня ядра зазвичай є сухою, пилоподібною та кам'янистою, а лід ховається під поверхневою корою товщиною в кілька метрів.
Ядра містять різноманітні органічні сполуки, серед яких метанол, ціанистий водень, формальдегід, етанол, етан і, можливо, складніші молекули, як-от вуглеводні з довгими ланцюгами та амінокислоти У 2009 році було підтверджено, що амінокислоту гліцин було знайдено в кометному пилу, зібраному місією NASA Stardust. У серпні 2011 року було опубліковано доповідь, основану на дослідженнях NASA метеоритів, знайдених на Землі, яка припускає, що компоненти ДНК і РНК (аденін, гуанін і пов'язані з ними органічні молекули) могли утворитися на астероїдах і кометах.
Зовнішня поверхня кометних ядер має дуже низьке альбедо, що робить їх одними з найтьмяніших об'єктів у Сонячній системі. Космічний зонд Giotto виявив, що ядро комети Галлея відбиває близько 4 % світла, яке падає на нього, а Deep Space 1 виявив, що поверхня комети Борреллі відбиває менше 3,0 %; для порівняння, асфальт відбиває 7 %. Темний матеріал поверхні ядра може складатися зі складних органічних сполук. Сонячне нагрівання витісняє леткі сполуки, залишаючи важчі органічні сполуки, які, як правило, дуже темні, наприклад, дьоготь або видобувну нафту. Низька відбивна здатність поверхні комет призводить до поглинання тепла, що призводить до процесів газовиділення.
Розміри ядер комет різняться. Спостерігалися ядра комет з радіусом до 30 кілометрів, але встановити їх точний розмір важко. Ядро 322P/SOHO, ймовірно, має лише 100—200 метрів в діаметрі. Відсутність виявлення менших комет, попри підвищену чутливість інструментів, змусила декого припустити, що існує реальна нестача комет, менших за 100 метрів в поперечнику. За оцінками, відомі комети мають середню густину 0,6 г/см3. Через свою малу масу ядра комет не стають кулястими під дією власної гравітації і тому мають неправильну форму.
Приблизно 6 % навколоземних астероїдів вважаються вимерлими ядрами комет, які більше не виділяють газ, зокрема 14827 Гіпнос і 3552 Дон Кіхот.
Результати спостережень космічних апаратів «Розетта» і «Філи» показують, що ядро комети Чурюмова-Герасименко не має магнітного поля, що свідчить про те, що магнетизм, можливо, не відігравав ролі в ранньому утворенні планетезималей. Крім того, спектрограф ALICE на «Розетті» визначив, що електрони (в межах 1 км над ядром комети) формуються внаслідок фотоіонізації молекул води сонячним випромінюванням, а не безпосередньо внаслідок дії фотонів від Сонця, які, як вважалося раніше, відповідальні за деградацію молекул води і вуглекислого газу, що вивільняються з ядра комети в її кому. Прилади на спусковому апараті «Філи» виявили на поверхні комети щонайменше шістнадцять органічних сполук, чотири з яких (ацетамід, ацетон, метил-ізоціанат і пропіональдегід) виявили на кометах вперше. + Властивості деяких комет Назва Розміри, км Густина, г/см3 Маса, кг Джерело Комета Галлея (1P/Halley) 15x8x8 0.6 3*1014 9P/Темпеля 7.6x4.9 0.62 7.9*1013 Комета Бореллі (19P/Borrelly) 8x4x4 0.3 2.0*1013 81P/Wild 5.5x4.0x3.3 0.6 2.3*1013 67P/Чурюмова-Герасименко 4.1x3.3x1.8 0.47 1.0*1013
Кома
Потоки пилу і газу, що вивільняються, утворюють навколо комети величезну й розріджену атмосферу, яка називаються «комою». Тиск світлового випромінювання й сонячного вітру призводить до утворення величезного «хвоста», спрямованого в бік від Сонця.
Кома зазвичай складається з води та пилу, причому вода становить до 90 % летких речовин, які витікають з ядра, коли комета перебуває в межах 3-4 астрономічних одиниць (від 450 000 000 до 600 000 000 км) від Сонця. Батьківська молекула Н2О руйнується головним чином через фотоліз та значно меншою мірою через фотоіонізацію, причому сонячний вітер відіграє незначну роль у руйнуванні води порівняно з фотохімією. Більші частинки пилу залишаються вздовж орбітального шляху комети, тоді як менші частинки відштовхуються від Сонця до хвоста комети під впливом світлового тиску.
Хоча тверде ядро комети зазвичай не перевищує 60 кілометрів у поперечнику, кома може мати тисячі й мільйони кілометрів у поперечнику, іноді стаючи більшою за Сонце. Наприклад, приблизно через місяць після спалаху в жовтні 2007 року комета 17P/Голмса на короткий час мала розріджену пилову атмосферу, більшу за Сонце. Велика комета 1811 року мала кому діаметром приблизно з Сонце. Хоча кома може бути досить великою, її розмір зменшується з віддаленням комети від Сонця, коли вона перетне орбіту Марса на відстані близько 1,5 астрономічних одиниць (220 000 000 км) від Сонця. На цій відстані сонячний вітер стає достатньо сильним, щоб здувати газ і пил з коми, збільшуючи при цьому хвіст. За спостереженнями, іонні хвости можуть простягатися на одну астрономічну одиницю (150 млн км) і більше.
І кома, і хвіст освітлюються Сонцем і можуть стати видимими, коли комета проходить через внутрішню частину Сонячної системи, пил безпосередньо відбиває сонячне світло, а гази світяться від іонізації. Більшість комет занадто слабкі, щоб їх можна було побачити без допомоги телескопа, але кілька з них кожне десятиліття стають достатньо яскравими, щоб їх можна було побачити неозброєним оком. Іноді комета може пережити величезний і раптовий викид газу і пилу, під час якого розмір комети на деякий час значно збільшується. Це сталося у 2007 році з кометою 17P/Голмса.
У 1996 році було виявлено, що комети випромінюють рентгенівське випромінювання. Це дуже здивувало астрономів, адже рентгенівське випромінювання зазвичай асоціюється з дуже високотемпературними тілами. Рентгенівське випромінювання генерується взаємодією між кометами і сонячним вітром: коли високозаряджені іони сонячного вітру пролітають через кометну атмосферу, вони зіштовхуються з атомами і молекулами комет, «вибиваючи» один або кілька електронів з атома в процесі, який називається «обмін зарядом». Цей обмін або передача електрона іону сонячного вітру супроводжується його дезбудженням в основний стан іона шляхом випромінювання рентгенівських променів і фотонів далекого ультрафіолету.
Головна ударна хвиля Головна ударна хвиля утворюється в результаті взаємодії сонячного вітру з кометною іоносферою, яка виникає внаслідок іонізації газів у комі. Коли комета наближається до Сонця, зростаюча швидкість газовиділення призводить до розширення коми, а сонячне світло іонізує гази в ній. Коли сонячний вітер проходить через цю іонну кому, виникає головна ударна хвиля.
Перші спостереження зробили у 1980-х і 1990-х роках, коли кілька космічних апаратів пролітали повз комети 21P/Джакобіні-Зіннера, 1P/Галлея і 26P/Грігга-Ск'єллерупа. Тоді було виявлено, що ударні хвилі комет ширші і більш поступові, ніж різкі планетарні ударні хвилі, які спостерігаються, наприклад, на Землі. Всі ці спостереження було зроблено поблизу перигелію, коли ударні хвилі вже були повністю сформовані.
Космічний апарат «Розетта» спостерігав ударну хвилю комети 67P/Чурюмова-Герасименко на ранній стадії розвитку, коли газовиділення збільшувалося з наближенням комети до Сонця. Ця молода головна ударна хвиля асиметрична і відносно відстані до ядра ширша, ніж повністю сформована.
Хвіст
У XIX столітті українсько-російський астроном Федір Бредіхін запропонував класифікацію кометних хвостів на три типи за їх формою та напрямком. Завдяки розвитку технологій та глибшому розумінню фізики комет, ми класифікуємо хвости за їх складом на пиловий, іонний та рідкісний натрієвий типи. Ця сучасна класифікація дозволяє краще зрозуміти природу та поведінку комет.