Введение
Семейство комет Крейца (Kreutz Sungrazers, [КРОЙТС]) — семейство комет, сближающихся с Солнцем, характеризующихся орбитами, проходящими вблизи Солнца в перигелии. В самой дальней точке своих орбит, в афелии, кометы семейства Крейца могут находиться в сто раз дальше от Солнца, чем Земля, в то время как расстояние их наибольшего сближения с Солнцем может быть меньше двух радиусов Солнца. Считается, что они являются фрагментами одной большой кометы, распавшейся несколько столетий назад, и названы в честь немецкого астронома Генриха Крейца, который первым доказал их родство. Астрономы того времени, в том числе Эдмонд Галлей, предполагали, что эта комета является возвращением яркой кометы, наблюдавшейся вблизи Солнца в 1106 году. В 1888 году Генрих Крейц опубликовал статью, показав, что кометы 1843 года (C/1843 D1, Великая мартовская комета), 1880 года (C/1880 C1, Великая южная комета) и 1882 года (C/1882 R1, Великая сентябрьская комета) вероятно, являются фрагментами гигантской кометы, распавшейся на несколько орбит раньше. Изначально название "sungrazer" (сближающаяся с Солнцем комета) применялось исключительно к группе Крейца.
The Kreutz sungrazers (/audio=Mgm pronunciation Kreutz Sungrazers. ogg/'/k//r//ɔɪ//t//s/ KROYTS) are a family of sungrazing comets, characterized by orbits taking them extremely close to the Sun at perihelion. At the far extreme of their orbits, aphelion, Kreutz sungrazers can be a hundred times farther from the Sun than the Earth is, while their distance of closest approach can be less than twice the Sun's radius. They are believed to be fragments of one large comet that broke up several centuries ago and are named for German astronomer Heinrich Kreutz, who first demonstrated that they were related. Astronomers at the time, including Edmond Halley, speculated that this comet was a return of a bright comet seen close to the Sun in the sky in 1106. In 1888, Heinrich Kreutz published a paper showing that the comets of 1843 (C/1843 D1, the Great March Comet), 1880 (C/1880 C1, the Great Southern Comet), and 1882 (C/1882 R1, Great September Comet) were probably fragments of a giant comet that had broken up several orbits before. Initially, the name "sungrazer" was applied exclusively to the Kreutz group.
Физические особенности
Большинство комет, сближающихся с Солнцем, принадлежат к семейству Кройца. Эта группа характеризуется эксцентриситетом, близким к 1, наклоном орбиты 139–144° (предотвращающим близкие сближения с планетами), перигелийным расстоянием менее 0,01 а.е. (меньше диаметра Солнца), афелийным расстоянием около 100 а.е. и периодом обращения около 500–1000 лет. Большинство комет Кройца имеют радиус менее 0,8 м, но самые яркие достигают радиуса 0,8 м. Сами тела имеют неправильную форму и внешний вид, описываемый как диффузный, звездчатый или с хвостом. Материал, составляющий их кометные ядра, обладает низкой прочностью на разрыв. Они содержат небольшое количество летучих веществ и поэтому активируются только вблизи Солнца, поскольку потеряли большую часть этих веществ во время предыдущих прохождений. Их яркость может достигать максимума незадолго до перигелия на расстоянии 10–15 солнечных радиусов, после чего они тускнеют. Это может быть связано с испарением минералов, таких как оливин и пироксен. Другие исследования показывают более хаотичную картину изменения яркости. Сначала испаряются вода и органические вещества кометы, обнажая рыхлые скопления оливинов, которые формируют пылевые хвосты. Пыль от этих комет остаётся в солнечной короне, где взаимодействует с магнитным полем Солнца.
Известные члены
Самые яркие кометы семейства Кройца были впечатляющими и легко видимыми даже днем. Три наиболее впечатляющих из них – Большая комета 1843 года, Большая комета 1882 года и X/1106 C1. Предполагается, что предком всех комет семейства Кройца, наблюдаемых на сегодняшний день, могла быть Великая комета 371 года до н.э., или кометы, замеченные в 214 году до н.э., 423 году н.э. или 467 году н.э. Комета X/1381 V1, наблюдавшаяся из Японии, Кореи, России и Египта, две кометы, замеченные в 1668 и 1695 годах, C/1880 C1, Большая южная комета 1887 года, C/1945 X1 (du Toit), C/1970 K1 и C/2005 S1 – одна из наиболее хорошо изученных комет семейства Кройца.
Великая комета 371 года до н. э.
Великая комета, наблюдавшаяся зимой 372–371 гг. до н.э., была исключительно яркой кометой, которую считают прародителем всего семейства комет Кройца, сближающихся с Солнцем. Аристотель и Эфор наблюдали её в период, когда она была видна невооружённым глазом. Сообщалось, что у неё был чрезвычайно длинный, яркий и хорошо заметный хвост красноватого оттенка, а ядро светилось ярче любой звезды на ночном небе.
Великая комета 1843 года
Великая комета 1843 года была впервые замечена в начале февраля того же года, немногим более чем за три недели до прохождения перигелия, когда она приблизилась к поверхности Солнца на расстоянии. К 27 февраля её легко было увидеть днём, а длина её хвоста, по расчётам, превышала 300 миллионов километров (2 а. е.). Этот рекорд по длине измеренного кометного хвоста продержался до 2000 года, когда было обнаружено, что хвост кометы Хякутаке простирается на 550 миллионов километров. Максимальная звёздная величина, достигнутая этой кометой, составила −10. (Расстояние от Земли до Солнца – 1 а. е. – равно 150 миллионам километров.)
Комета затмения 1882 года
Группа наблюдателей, собравшихся в Египте для наблюдения солнечного затмения в мае 1882 года, также заметила яркую полосу вблизи Солнца, как только наступила полная фаза. Эта полоса соответствовала прохождению кометы Кройца через перигелий, и это наблюдение во время затмения стало единственным зарегистрированным наблюдением этой кометы. Фотографии затмения показали, что комета заметно сместилась в течение 1 минуты 50 секунд, что ожидаемо для кометы, несущейся мимо Солнца со скоростью почти 500 км/с. Комета иногда называется Тевфик в честь Тевфика-паши, кедива Египта в то время. Она быстро увеличивала свою яркость и в итоге стала настолько яркой, что была видна днем в течение двух дней (16–17 сентября), даже сквозь легкую облачность. После прохождения перигелия комета оставалась яркой несколько недель. В октябре было замечено, как ее ядро фрагментировалось сначала на две, а затем на четыре части. Некоторые наблюдатели также сообщали о наблюдении диффузных светлых пятен на расстоянии нескольких градусов от ядра. Скорость разделения фрагментов ядра такова, что их возвращение произойдет примерно через столетие друг от друга, в период между 670 и 960 годами после распада. Японские астрономы использовали коронограф для наблюдения за тем, как комета распалась на три части за 30 минут до прохождения перигелия. Когда комета вновь появилась в утреннем небе в начале ноября, два из этих ядер были достоверно обнаружены, а существование третьего предполагалось. Комета сформировала очень заметный хвост длиной около 25° перед тем, как потускнеть в течение ноября. В последний раз ее наблюдали в январе 1966 года.
Динамическая история и эволюция
Исследование Брайана Г. Марсдена в 1967 году стало первой попыткой восстановить орбитальную историю группы для определения кометы-прародительницы. Это позволяло предположить, что они являются двумя частями одной и той же кометы, распавшейся на предыдущей орбите. Наиболее вероятным кандидатом на роль кометы-прародительницы была Великая комета 1106 года: вычисленный орбитальный период кометы Икэя–Сэки указывал на соответствие ее предыдущего перигелия перигелию кометы 1106 года, а хотя вычисленная орбита Большой кометы 1882 года указывала на более поздний предыдущий перигелий, для согласования потребовалось бы лишь незначительное изменение орбитальных элементов. Эти кометы формируют «некрейцевы» или «спорадические» кометы, сближающиеся с Солнцем. Конечным источником крейцевых комет, сближающихся с Солнцем, вероятно, является облако Оорта, где неизвестные физические процессы уменьшают большую полуось до тех пор, пока не образуется комета, сближающаяся с Солнцем. Этот процесс может происходить несколько раз за миллион лет, что может быть как заниженной оценкой, так и свидетельством удачи человечества, заключающейся в существовании такой семьи крейцевых комет именно сейчас. Исследования показали, что для комет с высокими орбитальными наклонами и расстояниями до перигелия менее примерно 2 а.е. кумулятивный эффект гравитационных возмущений, как правило, приводит к орбитам, сближающимся с Солнцем. Одно исследование оценило, что у кометы Хейла–Боппа есть около 15% вероятности в конечном итоге стать кометой, сближающейся с Солнцем. Кометные семейства, подобные группе Кройца, были обнаружены вокруг звезды Бета Пикторис.
Последние наблюдения
До недавнего времени очень яркий представитель семейства Кройца мог пройти через внутреннюю Солнечную систему незамеченным, если его перигелий приходился на период между маем и августом. В 1980-х годах два спутника, наблюдающих за Солнцем, случайно обнаружили несколько новых членов семьи Кройца. С момента запуска спутника SOHO в 1995 году стало возможным наблюдать кометы, проходящие очень близко к Солнцу, в любое время года. Новые кометы Кройца обнаруживаются примерно раз в три дня, при этом многие, вероятно, остаются незамеченными. Их частота возросла с 1997–2002 по 2003–2008 годы. Предположительно, их радиус составляет всего несколько десятков метров. За исключением кометы Лавджой, ни одна из комет Кройца, зафиксированных SOHO, не пережила прохождение перигелия; некоторые, возможно, упали непосредственно в Солнце, но большинство, вероятно, просто полностью испарились. Центробежный распад – еще один важный процесс, разрушающий небольшие кометы Кройца, и он может объяснить запоздалый распад некоторых комет Кройца спустя долгое время после прохождения перигелия и удаления от Солнца. 1000-я известная комета Кройца была обнаружена SOHO 10 августа 2006 года и получила название C/2006 P7 (SOHO). По состоянию на 2020 год 85%, или около 3400 из 4000 комет, идентифицированных на основе данных SOHO, в основном астрономами-любителями, анализирующими наблюдения SOHO через Интернет, были кометами Кройца. По состоянию на 2024 год база данных малых тел NASA JPL Small Body Database содержит около 1300 комет Кройца. Кометы Кройца часто приходят парами или группами по три, что в четыре раза превышает численность членов подгруппы II. Это позволяет предположить, что «прародительская» комета распалась на родительские кометы разного размера. Комета Уайт – Ортис – Болелли в 1970 году достигла видимой звездной величины 1. В декабре 2011 года комета Кройца C/2011 W3 (Lovejoy) пережила прохождение перигелия в течение некоторого времени и имела видимую звездную величину −3. Эта комета, вероятно, не предвещает нового появления ярких комет Кройца.