Тайните, които крият кометите

Д-р Росита Кокотанекова е една от лауреатките на Националната стипендиантска програма „За жените в науката“. Тя е главен асистент в Института по астрономия с Национална астрономическа обсерватория към БАН. Международният астрономически съюз отбеляза нейния принос за проучването на малки тела в Слънчевата система. Символично организацията даде на един от тях нейното име. (42772) Kokotanekova е 6-километрово парче скала, открито през 1998 година. Проектът, с който тя печели стипендията, се фокусира върху еволюцията на кометите, където се съдържа важна информация за началото на Слънчевата система и развитието на живота на Земята. Завършила е в Бремен, Германия, прави специализация в „Харвард-Смитсониан център“ и докторантура към Института „Макс Планк“ в Германия. Работила е в Южната европейска обсерватория (ESO), както и в институти и обсерватории в осем държави. По време на докторантурата многократно посещава обсерваториите в Чили и в Испания.

Кометите могат да се оприличат на топка, която съдържа предимно прахови частици, примесени с лед, разказва д-р Росита Кокотанекова. Те са се образували във външната част на Слънчевата система, когато започва формирането на планетите. Това е остатъчният материал, който не е влязъл в състава на планетите – нещо като строителен отпадък. Остават безброй малки парчета, които гравитацията държи да не се разпаднат.
На даден етап от развитието на Слънчевата система са били запратени съвсем в покрайнините, извън орбитите на планетите. След образуването на планетите гиганти като Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун те са почнали да привличат гравитационно тези остатъчни материали. Но не всички са падали върху тях, а при някои гравитационното влияние изкривява орбитите им и ги изхвърля извън Слънчевата система. Около към 90% от този остатъчен материал е запратен в дълбокия Космос, но 10% са останали в пределите на Слънчевата система. Там тези комети са прекарали над 4 млрд. години и са останали замразени, далеч от влиянието на Слънцето, което не е могло да изпари леда в тях. Поради това кометите
представляват едни от най-запазените артефакти от началните
етапи на Слънчевата система

Това, което се случва сега, е, че някои от тях, след 4 млрд. години, прекарани на спокойствие във външните части на Слънчевата система, в наши дни може пак да бъдат изхвърлени извън нея. Например някои от тях са близо до Нептун, който влияе върху орбитите им и може да ги изстреля извън нашата планетна система или да ги запрати навътре. Така протича процес, в който обекти от външната част на Слънчевата система влизат навътре с този много богат на ледове материал и почват да се затоплят. Като се затоплят – понеже налягането е много ниско, протича процес на сублимация, не на изпарение. Процесът на сублимация, освен че повдига леда, който сублимира в газообразно състояние, води и до изхвърляне на прахови частици. Това е причината, когато комета дойде близо до Слънцето, до Земята, да започне изхвърляне на прахови частици, които се наблюдават като красивите опашки на кометите. Когато кометата продължи по орбитата си, опашките оставят този прах като следа. Понякога се случва Земята да пресича орбитата на комета, където е бил оставен такъв прах, и в земната атмосфера влизат малки прахови частици. Така се образуват метеорите, които са съставни части на кометите. Те навлизат в нашата атмосфера и започват да горят. Защото при нав-
лизането температурата много се повишава и те буквално изгарят в атмосферата, образувайки прек-
расни падащи звезди.

„Моята тема е върху ядрата на кометите – т.е. материала, който е останал като малко тяло – обяснява д-р Кокотанекова. –
И не толкова когато една комета е близо до Слънцето и е активна.
А когато е далече, където няма кометна опашка, няма замърсяване и може директно да се наблюдава самото тяло. Това е възможно благодарение на много големи телескопи, които виждат обекти с размер от няколко километра на много далечно разстояние. Така мога да наблюдавам малки комети – около 1 км, които са толкова далече, колкото е Юпитер.

По-големите комети могат да се наблюдават и на много по-далечни разстояния
С телескопите, които имаме, можем да засечем светлина от обект от няколко километра в диаметър. А това е много малък размер за мащабите на Вселената. Затова всички тези обекти от остатъчния материал – астероиди и комети, се наричат малки тела, защото са под
1000 км. Основната разлика между тях е, че в астероидите няма вода, тъй като са близо до Слънцето. А кометите са далече.“
Астероидите са се формирали по подобен на кометите начин, обяснява д-р Кокотанекова. Днес това е фокусът на изследванията в тази област, защото се предполага, че няма рязка граница между тези обекти.

Тяхното формиране зависи от отстоянието от Слънцето
Остатъчният материал е с преливащи се свойства. Не може да се сложи граница – дотук са астероиди, оттук нататък – комети. Нови проучвания показват, че в астероидите също има лед, но в много по-малка концентрация.
Халеевата комета е толкова прочута, защото е изключително активна, казва д-р Кокотанекова. Освен това е доста голямо тяло. За сравнение, кометите, които учените най-често успяват да наблюдават, са около 1 км. А Халеевата е около 10 км. Това означава, че има много повече повърхност, от която да може да се изхвърля прах и газ. Съответно и опашката ѝ става много голяма. Освен това нейната орбита понякога минава доста близо до Земята. Когато Земята я пресича, Халеевата комета може да се види в най-красивата ѝ активност. За последно е минала покрай Земята през 1986 г., виждала се е с просто око. Следващото преминаване ще бъде през 2061 година. Орбитите на периодичните комети в Слънчевата система са елиптични. Те имат т.нар. перихелий, когато са в най-ниската точка на тази орбита, и афелий, когато са най-далече. Халеевата комета сега преминава през най-далечната си точка и се връща обратно.

„Има предложение да бъде наблюдавана с най-големите телескопи, защото вече е в границите на засичане. Аз лично не съм я виждала, но скоро колеги ще я наблюдават – разказва младият учен. – Така че ще имаме изображения на Халеевата комета в дълбините на Слънчевата система.“
С кометите Росита се занимава по време на докторантурата. Бакалавърската и магистърската ѝ дисертация са в съвсем различна област – наблюдателна астрономия на галактични купове, черни дупки в центъра на галактики. Иска да продължи в тази посока, тъй като има известен опит. Получава няколко предложения, но на места, където не ѝ се живее, тъй като иска да бъде с приятеля си, който сега е неин съпруг. За късмет там, където живеят двамата, се обявява докторантура за изследвания на Слънчевата система в Института „Макс Планк“ в Гьотинген.

„Тогава си помислих дали няма да ми е интересно да изследвам Слънчевата система – казва Росита. – През есента на 2013 г. се очакваше кометата ISON да мине през своя перихелий, след което да стане ярка и видима с просто око. Противно на очакванията, анонсирани в медиите, при преминаването си близо до Слънцето тя се разпадна. Това породи любопитството ми. Но наивно смятах, че понеже опознаваме толкова далечни обекти като галактики на другия край на Вселената в началния стадий на образуване на галактиките много назад във времето, защо да не можем да разберем какво се случва тук, на прага ни. По това време предстоеше мисията „Розета“ – една от най-сложните космически мисии. Няколко години, докато е далеч от Слънцето, „Розета“ „спи зимен сън“. Целта беше „Розета“ да се срещне с кометата Чурюмов-Герасименко. Точно когато кандидатствах за докторантурата, трябваше да я „събудят“ заедно с всички инструменти, за да се види дали работят. Оказаха се в изправност. Очакванията за докторантурата бяха, че ще е много вълнуващ период за изучаване на комети. Защото, когато има такава голяма космическа мисия, често пъти се преобръщат досегашните ни представи. Учените са си мислели едно, развивали са теории.
И изведнъж, когато стигне апаратът там, за да направи измервания, се променя цялото мислене за дадена област. Някои теории се потвърждават, но други се оказват много по-сложни, отколкото сме ги мислели.“

„Розета“ привлича вниманието на учените и много хора почват да мислят по една тема – че кометите не са чак толкова запазени, колкото се е смятало. Дотогава скъпите космически мисии, изпращани до комети, са се основавали на вярването, че понеже те са били замразени в покрайнините на Слънчевата система за
4 млрд. години, нищо не им се е случило. И са едва ли не абсолютно пресен материал, който носи едно към едно свойствата на най-ранните стадии на Слънчевата система. Но се оказва, че не е така. „Розета“ доказа колко много са променени тези тела.
„Така се насочих към темата на моята докторантура. Заглавието на докторската ми дисертация е „Общи свойства и еволюция на кометните ядра от семейството на Юпитер“. Вижда се, че някои са претърпели повече промени от други. Това може да се разбере от наблюдателни данни – казва младата изследователка. –

И още нещо. Измервания на изотопното съотношение на деутерий към водород преди „Розета“ са довели до хипотезата, че водата на Земята произхожда от кометни ядра. „Розета“ обаче измерва различно съотношение и доказва, че сред самите комети има разнообразие, най-вероятно дължащо се на мястото, където са се образували. Това води до идеята, че по-скоро астероиди, съдържащи малки количества лед, са допринесли повече за съдържанието на вода на земната повърхност. Или все пак е имало вода в съставните частици на Земята и тя се е запазила в недрата ѝ. Моето лично мнение е, че трите хипотези не си противоречат и може би са допринесли за разбирането на състава на нашата планета.“

Леонидите са най-красивите метеоритни потоци

За Росита Кокотанекова може спокойно да се каже, че е закърмена с астрономия. Майка ѝ води кръжоци по астрономия в Младежкия център в Хасково, а баща ѝ е преподавател в планетариума в Димитровград. И както тя самата подчертава, интересувала се е от звездите отпреди да помни. Родителите ѝ винаги водят нея и брат ѝ на наблюденията, които организират за ученици. Баща и досега е директор на планетариума, а майка ѝ продължава да води кръжок в Младежкия център в Хасково.
„Първото най-голямо наблюдение, което си спомням, беше слънчевото затъмнение през 1999 г. – разказва Росита. – Тогава бях на 8 години и пътувахме от Хасково до Шабла. В партньорство с Института по астрономия – бяхме на едно и също място кръжочниците от Хасково и Димитровград и екипите на БАН. През 2006 г. се повтори същото, организираха (главно моите родители) експедиция до Турция. Тогава там можеше да се наблюдава пълно слънчево затъмнение, докато у нас то беше частично.“
В детството си Росита много обича да наблюдава метеорните потоци. За съжаление, най-хубавите, Леонидите, са през ноември. И родителите ѝ решават, че няма да вземат нея и брат ѝ, защото е доста малка, а навън е студено. Така пропуска едно от най-впечатляващите наблюдения през 1998 г. То ѝ е по-интересно дори от слънчевото затъмнение, защото са били по няколкостотин метеора на час – непрекъснато падащи звезди.