Астроном из Киева рассказала о своих наблюдениях за метеорным потоком Персеиды

Метеорный поток Персеиды можно наблюдать в августовском ночном небе со стороны созвездия Персея. Ведущий инженер из обсерватории Киевского национального университета им. Тараса Шевченко Алёна Мозговая поделилась результатами своих наблюдений за этим небесным явлением на Чугуевской наблюдательной станции НИИ Астрономии ХНУ им. В.Н. Каразина и рассказала о киевской астрономической школе наблюдения за кометами.

— Расскажите, пожалуйста, как проходили Ваши исследования на Чугуевской наблюдательной станции?

—  В этом году мы впервые наблюдали Персеиды с помощью нового метеорного патруля на наблюдательной станции в Чугуеве. Я принимала участие в наблюдениях в период с 10 по 15 августа. Мой коллега, Александр Голубаев — сотрудник НИИ Астрономии Харьковского национального университета им. В.Н. Каразина проводил наблюдения практически весь период деятельности Персеид. Погода нам сопутствовала. Ночи были ясными, небо чистым. Иногда появлялась небольшая дымка на небе. Мы чуть волновались, что препятствием может стать Луна, которая во время максимума метеорного потока была практически полной и освещала небо каждую ночь.

Но в итоге это нам не помешало провести качественные наблюдения, результатом которых стали несколько сотен зафиксированных камерами метеорных явлений. В ночь с 12 на 13 августа мы параллельно проводили еще и визуальные наблюдения. Удалось увидеть много метеорных явлений. Каждое из них по-своему неповторимое, хотя и принадлежат они к одному потоку и имеют общую природу. Кроме наблюдений, мы еще изучали фотографические снимки метеоров 1955-1965 годов, полученные в Одессе, Симферополе и Ашхабаде. Снимки нам передал астроном Владимир Александрович Смирнов, который часть этих снимков получил самостоятельно. Это уникальный материал, поскольку метеор — непредсказуемое и кратковременное явление, зафиксировать его не просто, а получить хороший метеорный спектр еще сложнее. Нужны высокочувствительные камеры, качественные дисперсионные элементы и длительное время наблюдений за как можно большими участками неба. Сейчас для этого используют видеокамеры с ПЗС матрицами, раньше использовали фотокамеры и фиксировали метеорные явления на фотопленках и фотопластинках. Такой материал сохраняется в специальных стеклотеках на обсерваториях, где возможны были такие наблюдения, и доступен только исследователям.

— А каково происхождение метеоров потока Персеиды?

— Персеиды – это ежегодный метеорный поток, который можно наблюдать в период с 17 июля по 24 августа в северном небесном полушарии нашей Планеты. Максимум данного потока, когда наблюдается наибольшее количество метеорных явлений, обычно бывает в ночь с 12 на 13 августа, или точнее, ближе к утру 13 августа. Хотя можно наблюдать много метеорных явлений и в ночи около этих дат. Появление метеорного потока Персеиды связывают с кометой 109Р/Свифта-Таттла, которая описывает полный круг вокруг Солнца в своем движении в среднем за 135 лет и движется в пространстве со скоростью около 60 км/с. Кометы – это сравнительно небольшие тела в Солнечной Системе. Они имеют различные формы и состав. Их размеры составляют несколько километров. По мере приближения кометы к Солнцу, ее вещество начинает нагреваться. Газовая его часть испаряется, образуя оболочку вокруг ядра кометы, так называемую атмосферу кометы или кому, которая во время движения кометы в космическом пространстве вытягивается за кометой, образуя светящийся плазменный хвост. При этом освобождается пылевая часть вещества кометы. Она также образует хвост у кометы, только он называется уже пылевой. Пылевые частички кометы, которые покинули ее, обычно продолжают двигаться по той же орбите, что и комета. Их может быть достаточно много. Когда наша планета Земля во время своего движения вокруг Солнца попадает в рой таких пылевых частиц, они могут проникать в ее атмосферу, где в результате взаимодействия с атмосферными слоями нагреваются и начинают излучать энергию, которую мы можем наблюдать в виде ярких световых полос в ночном небе, которые появляются неожиданно и длятся доли секунды. Такие явления мы называем метеорами. Хотя известны яркие метеорные явления длительностью несколько секунд – болиды.

— Из чего они состоят и почему так ярко светятся?

— Фиксируя излучение от метеоров, мы имеем возможность разложить его в спектр с помощью специальных оптических элементов, таких как дифракционная решетка или оптическая призма, и потом исследовать химический состав метеорных тел, которые влетают в атмосферу Земли и создают явление метеора. В составе разных метеорных тел, по исследованию их спектров, было найдено такие химические элементы как Fe, Cr, Ni, Co, Ti, O, Ca, N, Mn, Mg, Na, C, Si, Ba, H, Al, Li, K, Sr, Mo, Ba, а также некоторые молекулы — N₂, CN, FeO, C₂, CH, MgO, CaO, AlO, и молекулярный ион N₂ ⁺. Так как во время взаимодействия со слоями атмосферы Земли метеорные тела нагреваются до температур выше 2000 К, некоторые даже до температур порядка 10 000 К, поэтому их излучение очень сильное, хотя на интенсивность излучения метеоров влияют и другие физико-химические процессы, которые при этом происходят.

— Какая была интенсивность метеорного потока в этом году?

— Интенсивность метеорного потока определяется количеством наблюдаемых метеорных явлений в единицу времени, например в час. В этом году во время максимума метеорного потока Персеиды, в ночь с 12 на 13 августа, мы наблюдали в среднем 1 метеор в минуту, иногда 2. В час это получается от 60 до 80 явлений. Для данного метеорного потока это средняя интенсивность. Например, по данным Международной метеорной организации в 2016 году во время максимума Персеид наблюдалось до 120 метеорных явлений в час.

— Удалось ли наблюдать падение метеоритов на земную поверхность?

— Метеорные тела, которые порождают метеоры Персеид, обычно полностью разрушаются в атмосфере Земли и не выпадают на Землю. Тела, что могут достигнуть поверхности нашей планеты, зачастую спорадические, не принадлежащие к какому-то потоку. Они имеют массы до влета в атмосферу от нескольких десятков и сотен килограммов до нескольких тонн и больше.

— Когда ученые открыли метеорный поток Персеиды и созвездие Персея?

— Созвездие Персей известно из давних времен. Во 2 столетии н.э. это созвездие было внесено древнегреческим ученым Клавдием Птолемеем в его каталог звездного неба Альмагест. Сейчас Персей – это одно из 88 созвездий, утвержденных на первом заседании Генеральной ассамблеи Международного астрономического союза в 1922 году. Метеорный поток Персеиды наблюдается практически с начала нашей эры. Об этом есть упоминания в разных источниках. Но только в 1860-х годах была установлена связь этого метеорного потока с кометой 109Р/Свифта-Таттла итальянским астрономом Джованни Скиапарелли.

— Почему поток наблюдают именно в августе?

— Метеорный поток Персеиды действует с 17 июля по 24 августа. Именно в этот период орбита Земли пересекается с орбитой кометы 109Р/Свифта-Таттла и попадает в рой частиц, оставшихся на орбите после прохождения кометы. Это один из самых сильных метеорных потоков среди известных.

— За какими кометами и метеорными потоками, связанными с ним, вы ведете наблюдение в Киеве?

— К сожалению, в Киеве вести наблюдения за кометами или метеорами очень сложно из-за засветки ночного неба городом. Для таких наблюдений у нас есть две наблюдательные станции за городом: одна в селе Лесники, другая в селе Пилиповичи. Наблюдения за кометами проводят мои коллеги Александр Баранский, Василий Пономаренко и Андрей Симон в Лесниках. Они ведут наблюдения за всеми кометами, которые видны на небе в наших широтах и имеют звездную величину до 16^m. Иногда за ночь может наблюдаться 5-6 комет. С 2014 года и до этого момента наши наблюдения комет за количеством определенных координат по фотографическим снимкам занимают первое место в мире среди наземных обсерваторий. Для наблюдений за метеорами у нас есть метеорный патруль, но камеры уже не подходят для наблюдений, потому сейчас ведутся работы по созданию нового киевского метеорного патруля.

— Расскажите пожалуйста о киевской школе наблюдения за кометами.

— Начало систематических широкоплановых исследований в области кометной физики в нашей обсерватории связано с именем Сергея Константиновича Всехсвятского. В 1958 году он опубликовал монографию «Физические характеристики комет», которую было переведено на английский язык и которая сопутствовала развитию кометных исследований в мире. Сергей Константинович также занимался исследованиями в области физики Солнца. Наши астрономы принимали участие в наблюдениях для сопровождения космических миссий до известной в истории астрономии кометы Галлея за проектом ВЕГА. Климом Ивановичем Чурюмовым, учеником С.К. Всехсвятского и моим научным руководителем, было открыто две кометы: C/1986 N1/Чурюмова-Солодовникова и 67Р/Чурюмова-Герасименко.

Первооткрыватели кометы Клим Чурюмов и СветланаГерасименко, 1975 г.

К последней была запущена в 2004 году космическая миссия Розетта, целью которой было исследование кометы непосредственно с ее поверхности с помощью посадочного модуля Филы. Комета 67P/Чурюмова-Герасименко была открыта 23 октября 1969 астрономами Климом Ивановичем Чурюмовим и Светланой Ивановной Герасименко в Астрономической обсерватории Киевского госуниверситета имени Тараса Шевченко на 5 Фотопластинках, из которых 3 пластинки было получено С.Герасименко и Л.Чирковой 9 и 11 сентября и две пластинки К.Чурюмовим 21 сентября 1969 года при выполнении программы патрулирования короткопериодических комет участниками астрономической экспедиции Киевского госуниверситета в Алма-Атинской обсерватории. После открытия комета регулярно наблюдалась астрономами в периоды ее прохождения перигелия: в 1976, 1982, 1989, 1996, 2002, 2009 и 2015 годах. Долгое время Клим Иванович руководил группой исследователей малых тел Солнечной системы в киевской обсерватории. Сейчас в Астрономической обсерватории Киевского национального университета продолжают свою работу ученики Клима Ивановича под руководством Веры Калениковны Розенбуш, известной ученой в области исследования комет.

Изображение кометы 67Р/Чурюмова-Герасименко. 11 сентября 1969 год (первоначально принятое за изображение кометы 32Р/Комас Сола).

— Расскажите о миссии Европейского космического агентства к комете Чурюмова-Герасименко?

— Космическая миссия «Розетта» стартовала 2 марта 2004 года с космодрома Куру во Французской Гвиане с целью достижения ядра кометы Чурюмова-Герасименко и 12 ноября 2014 года сделать уникальный космический эксперимент по посадке специального модуля Филы на ядро кометы с целью всестороннего исследования загадочного реликтового (первичного) вещества, из которого 4.6 миллиардов лет назад образовалось Солнце и вся его семья — планеты со спутниками, кометы, астероиды и метеорная вещество, а также вода и жизнь на планете Земля. Проект «Розетта» разработан Европейским космическим агентством. Основной задачей, поставленной перед космической миссией «Розетта», является изучение проблемы происхождения комет, связи между кометным и межзвездным веществом и их значения для происхождения Солнечной системы. С помощью космической миссии «Розетта» предусматривалось проведение исследования глобальных характеристик кометного ядра, определения его динамических свойств, изучение морфологии поверхностного слоя ядра и его химического состава, определения химического, минералогического и изотопного состава летучих и тугоплавких веществ в кометном ядре, определения физических свойств и соотношения летучего и тугоплавкого компонента кометного ядра, мониторинг развития кометной активности и физических процессов в поверхностном слое ядра и внутренней коме (взаимодействие газа и пыли), а также исследование глобальных характеристик астероидов, включая определение динамических параметров, поверхностной морфологии и состава малых планет. Во время движения «Розетты» в космическом пространстве, аппарат был переведен в спящий режим и только 20 января 2014 года в 10:00 по Гринвичу (10:00 UT) космический аппарат «Розетта» проснулся от внутреннего таймера. Сигнал от аппарата был принят и Розетта сказала: «Добрый день, мир» — в 18:17 по Гринвичу (18:17 UT. Началась подготовка к встрече с кометой Чурюмова — Герасименко. По мере приближения Розетты к ядру кометы было получено и передано на Землю много снимков кометы. После посадки космического модуля Филы на поверхность кометы, получен уникальный материал вещества кометы. Результаты проведенных космическим аппаратом исследований переданы исследователям на Земле для дальнейшего изучения. Много работ уже опубликованы учеными и много материала еще предстоит изучить.

Изображение ядра кометы 67P/Чурюмова-Герасименко, полученное 3 августа 2014 года с расстояния около 285 км от ядра кометы 67P. ESA/Rosetta/NAVCAM. «Космический башмак».

— Как Клим Иванович Чурюмов комментировал итоги миссии?

— Клим Иванович очень интересно и много мог рассказывать о своей комете и космической миссии к ней. Он очень часто выступал с лекциями для широких аудиторий, и не только ученых, а и для школьников, студентов. Я считаю, будет правильно привести его слова для ответа на этот вопрос: «Аппарат «Розетта» – первопроходец! «Розетта» это первый космический корабль на орбите вокруг ядра кометы. Это первый космический корабль, летевший рядом с кометой, с которой он шел к внутренней области Солнечной системы. «Розетта»- это первый космический корабль, который изучал на ледяном ядре кометы, как холодная комета превращается в комету с газово-пылевой атмосферой и плазменным хвостом под действием солнечного тепла. Впервые была осуществлена посадка посадочного модуля «Филы» на ядро кометы. Впервые построен детальный глобус ядра кометы. Впервые исследовано внутреннее строение ядра кометы. Впервые открыты молекулы азота и кислорода, 4 новых сложных органических молекулы, подтверждена молекула глицина. Данные, собранные орбитальным аппаратом Розетта в результате длительного исследования кометы Чурюмова-Герасименко в 2015-2016 гг. позволили наблюдать краткосрочные и долгосрочные изменения, которые происходили в ядре кометы и окружающих его комы и хвоста в процессе ее орбитального движения. Результаты, полученные «Розеттой» и «Филами» очень важны для вопросов, касающихся истории Солнечной системы, а также актуальных представлений и дискуссий о том, какую роль сыграли кометы в эволюции планет, в доставке воды и органических веществ на Земле.»

— Какой период ее обращения вокруг солнца в сравнении с кометой Свифта-Таттла?

— Период обращения кометы 67Р/Чурюмова-Герасименко вокруг Солнца составляет 6,5 лет, а кометы 109Р/Свифта-Таттла – 135 лет.

— Она тоже вызывает метеорный поток подобный Персеидам?

— Орбита кометы 67Р/Чурюмова-Герасименко не пересекается с орбитой Земли, как в случае с кометой 109Р/Свифта-Таттла, которая есть источником Персеид, поэтому мы не можем наблюдать метеорного потока от нее.

— Какие открытия были сделаны Вами в ходе исследований?

— Об этом сейчас рано говорить. Поскольку полученный наблюдательный материал надо еще тщательно обработать и детально проанализировать. На это нужно время. За время наблюдений нам удалось получить больше 300 видео фильмов с метеорами и их спектрами. Теперь мы будем приступать к их обработке.

— Что нового вы обнаружили в исследованиях этого года по сравнению с предыдущими?

— Исследования только начинаются. Первый шаг выполнен – получен наблюдательный материал, а теперь предстоит его обработать, получить физические и химические параметры зафиксированных метеорных явлений и тел, что их породили. Потом приступить к анализу полученных результатов и сравнению их с уже существующими и, возможно, к открытию каких-то новых свойств метеорных тел.

— Вы обрабатывали полученные данные в Харькове или уже по возвращении в Киев?

— Часть процесса обработки и дальнейшие исследования будут проводиться в Харькове, а часть в Киеве.