В 2014 году Европейское космическое агентство (ЕКА) Rosetta Космический аппарат вошел в историю, когда он встретился с кометой 67P / Чурюмов-Герасименко. Эта миссия станет первой в своем роде, где космический корабль перехватил комету, последовал за ней, когда она вращалась вокруг Солнца, и развернул спускаемый аппарат на его поверхность. В течение следующих двух лет орбитальный корабль будет изучать эту комету в надежде раскрыть что-то об истории Солнечной системы.
В это время научная группа Розетты также направила орбитальный аппарат на поиски признаков изгиба кометы - границы, которая образуется вокруг объектов в результате взаимодействия с солнечным ветром. Вопреки тому, что они думали, недавнее исследование показало, что Розетте удалось обнаружить признаки шокового удара вокруг кометы на ранних стадиях. Это первый раз в истории, когда в нашей Солнечной системе наблюдалось образование ударной волны.
Как уже отмечалось, носовые удары являются результатом того, что заряженные частицы (плазма), исходящие от Солнца (иначе - солнечный ветер), перехватывают объекты на своем пути. Этот процесс приводит к образованию изогнутой, стационарной ударной волны перед объектом. Они названы так потому, что при визуализации они напоминают лук, а их поведение похоже на волны, которые образуются вокруг носа корабля, когда он прорезает бурную воду.
В дополнение к планетам и более крупным телам, вокруг комет были обнаружены ударные удары. Со временем взаимодействие между солнечной плазмой и объектом может оказывать влияние на сам объект, его удар носа и окружающую среду. Поскольку кометы являются отличным способом изучения плазмы в Солнечной системе, команда Rosetta надеялась обнаружить удар в носовой части вокруг кометы 67P и изучить его вблизи.
Чтобы достичь этого, Rosetta пролетел более 1500 км (932 миль) от центра 67P между 2014 и 2016 годами в поисках крупномасштабных границ вокруг кометы. В то время, без ведома команды миссии, Розетта действительно несколько раз пролетала прямо через носовой удар, до и после того, как комета достигла своей ближайшей точки к Солнцу вдоль своей орбиты.
Как Герберт Ганелл, исследователь из Королевского бельгийского института космической аэрономии, Университета Умео, и один из ведущих авторов исследования, объяснил в пресс-релизе ESA:
«Мы искали классический удар изгиба в той области, которую мы ожидали найти, вдали от ядра кометы, но не нашли ее, поэтому мы пришли к выводу, что Розетте не удалось обнаружить какой-либо вид шок. Тем не менее, кажется, что космический корабль действительно обнаружил удар луком, но это было в зачаточном состоянии. В ходе нового анализа данных мы в конечном итоге обнаружили, что он примерно в 50 раз ближе к ядру кометы, чем предполагалось в случае 67P. Это также двигалось так, как мы этого не ожидали, поэтому мы изначально его пропустили ».
Первое обнаружение состоялось 7 марта 2015 года, когда комета находилась на расстоянии более 2 астрономических единиц (AU) от Солнца, то есть в два раза больше расстояния между Землей и Солнцем. Когда комета приблизилась к Солнцу, Rosetta данные показали признаки шокового удара, начинающего формироваться. Такие же показатели были обнаружены 24 февраля 2016 года, когда комета удалялась от Солнца.
Явным признаком того, что это был изгиб лука на ранних стадиях формирования, была его форма. По сравнению с полностью развитыми носовыми ударами, наблюдаемыми вокруг других комет, граница, обнаруженная вокруг кометы 67 / P, была асимметричной и шире, чем обычно. Как Шарлотта Гетц, исследователь из Института геофизики и внеземной физики, которая была со-руководителем исследования, объяснила:
«Такая ранняя фаза развития изгиба вокруг кометы никогда не была замечена до Розетты. Младенческий шок, который мы заметили в данных за 2015 год, позднее станет полностью развитым носовым шоком, когда комета приблизилась к Солнцу и стала более активной - мы не видели этого в данных Розетты, поскольку космический корабль находился слишком близко до 67P в то время, чтобы обнаружить «взрослый» шок. Когда Розетта снова заметила это, в 2016 году комета возвращалась от Солнца, поэтому шок, который мы видели, был в том же состоянии, но «не в форме», а не в форме ».
Чтобы определить свойства шокового удара, исследовательская группа изучила данные из Rosetta Plasma Consortium - набора из пяти различных инструментов, предназначенных для исследования плазменной среды, окружающей Comet 67P. Комбинируя эти данные с моделью плазмы, они смогли смоделировать взаимодействия кометы с солнечным ветром.
Они обнаружили, что, когда вокруг Розетты образовался удар изгиба, его магнитное поле стало более сильным и турбулентным. Это характеризовалось периодическим образованием и нагревом высокоэнергетичных заряженных частиц в области самого изгиба. До этого эти частицы двигались медленнее, а солнечный ветер был в целом слабее.
Это, как они пришли к выводу, было результатом того, что Розетта находилась «вверх по течению» от удара носа, когда были получены первые показания, а затем «вниз по течению», когда были получены вторые показания, что соответствовало приближению и отступлению кометы от Солнца. Как сказал Мэтт Тейлор, научный сотрудник ESA Rosetta Project:
«Эти наблюдения являются первыми из шокового удара, пока он полностью не сформировался, и они уникальны тем, что их собирают на месте у кометы и самого шока. Этот вывод также подчеркивает силу комбинирования измерений и моделирования на нескольких приборах. Возможно, не удастся решить головоломку, используя один набор данных, но когда вы соберете несколько подсказок, как в этом исследовании, картина может стать более ясной и дать реальное представление о сложной динамике нашей Солнечной системы - и объектах в ней, как 67P. »
Помимо того, что это было историческим открытием, обнаружение этого ударного шока в пласте предоставило уникальную возможность собирать на месте измерения плазменной среды Солнечной системы. Даже не смотря на Rosetta завершив свою миссию, столкнувшись два года назад с поверхностью кометы, ученые продолжили получать пользу от данных, которые она собрала за время обращения к комете 67 / P.
