Проєкт "Дослідження комети С/2023 А3: походження, характеристики та вплив на космічне середовище сонячної системи"

При виконанні науково-дослідницької роботи в рамках проєкту з астрономії учень 2 курсу дослідив комету С/2023 А3, її походження та фізичні характеристики, вивчив вплив на космічне середовище сонячної системи. Курсова робота з астрономії дала змогу дослідити історією та обставинами відкриття комети С/2023 А3 (Tsuchinshan-ATLAS) та її назви.

У своїй науково-дослідницькій роботі з астрономії (географії) автор визначає географічні місця за проєктом та умови для спостереження за кометою С/2023 А3 із Землі, створює календар оптимальних дат. Він також визначає основні характеристики комети Tsuchinshan-ATLAS, аналізує її орбітальні параметри, такі як траєкторія, швидкість та період обертання.

Докладніше про роботу:

Цей дослідницький проєкт з вивчення комети С/2023 А3, її походження, характеристик та впливу на космічне середовище сонячної системи стане корисним для учнів 10, 11 і 12 класів школи. Курсова робота проведена учнем 2 курсу Чортківського вищого професійного училища для тих, хто цікавиться динамікою орбіт комет, формуванням їхніх ком та хвостів, а також впливом на міжпланетне середовище. Проєктна робота буде корисною для подальшого вивчення еволюції малих тіл Сонячної системи та впливу комет на космічний простір.

Тема: «Дослідження комети C/2023 A3: походження, фізичні характеристики та вплив на космічне середовище Сонячної системи»

Роботу виконав: Соргут Анатолій Анатолійович, учень ІІ курсу Державного навчального закладу «Чортківське вище професійне училище»;

Науковий керівник: Волощук Світлана Василівна; викладач географії Державного навчального закладу «Чортківське вище професійне училище»

Дослідницька робота присвячена аналізу унікального небесного тіла – довгоперіодичної комети C/2023 A3 (Tsuchinshan-ATLAS).


Мета: створити комплексний науковий портрет комети шляхом визначення її фізичних та хімічних характеристик, орбітальних параметрів та вплив на міжпланетне середовище.

Робота складається з трьох розділів.

• У першому розділі розглянуто загальні характеристики комети, включаючи її відкриття, походження, зокрема перигелій та період обертання.
• Другий розділ присвячений фізичним характеристикам ядра комети, хімічному складу коми та хвоста досліджуваного небесного тіла. Розраховано масу ядра та об’єм комети, досліджено взаємодію сонячного вітру із сублімованими речовинами.
• У третьому розділі проведений аналіз впливу комети на космічне середовище, зокрема утворення хвостів та їхній внесок у міжпланетний пил.

Науково-дослыдницька робота має практичне значення для популяризації астрономії та подальших досліджень еволюції комет. Створено календар спостережень, віртуальну екскурсію та карти орбіти комети, що підкреслює актуальність роботи для освітніх і наукових проєктів.

Ключові слова: комета C/2023 A3, довгоперіодичні комети, хмара Оорта, орбітальна динаміка, сонячний вітер, хімічний склад, кома, хвіст комети, міжпланетне середовище.

Зміст

Вступ
Розділ 1. Загальна характеристика комети C/2023 A3
1.1. Історія відкриття та походження комети
1.2. Орбітальні характеристики комети C/2023 A3
Розділ 2. Фізичні характеристики комети C/2023 A3
2.1. Розмір, маса та структура ядра комети
2.2. Хімічний склад коми та хвоста комети
2.3. Динаміка утворення хвоста під впливом сонячного вітру
2.4. Вплив комети C/2023 A3 на міжпланетне середовище та потенційний вплив на Землю
Розділ 3. Практичні аспекти дослідження комети С/2023 А3
3.1. Складання календаря оптимальних дат для спостереження за кометою
3.2. Створення карти-схеми для візуалізації орбіти комети, за допомогою астрономічного програмного забезпечення Stellarium
Висновки
Список використаних джерел
Додатки

Актуальність дослідження комети C/2023 A3 є надзвичайно актуальним з огляду на кілька ключових аспектів. Комети подібні до C/2023 A3 (Tsuchinshan-ATLAS), належать до довгоперіодичних, що дозволяє вивчати процеси, які відбувалися в ранній Сонячній системі. Робота спрямована на вивченнятраєкторії комети, що є важливим для астрономічних спостережень. Вивчення орбіти допомагає оцінити ризик можливих зіткнень комет із Землею або іншими небесним тілами. Аналіз динаміки сублімаційних процесів збагачує знання про фізичні властивості комети та її взаємодію із сонячною радіацією.

Результати досліджень сприяють глибшому розумінню формування та еволюції об’єктів периферії Сонячної системи, зокрема в хмарі Оорта. Порівняння з іншими кометами: C/2023 A3 є унікальним об’єктом для порівняльного аналізу з такими кометами, як C/2020 F3 (NEOWISE), що допомагає ідентифікувати загальні закономірності орбітальної динаміки.

Яскраві комети завжди привертають увагу широкої аудиторії, а детальне наукове обґрунтування сприяє зростанню інтересу до астрономії. Отже, це дослідження є актуальним не лише для астрономів, але й для розширення знань про Сонячну систему в цілому, маючи фундаментальне та прикладне значення.

Метою дослідження є ретельний та різноплановий збір матеріалів про особливості комети C/2023А3 (Tsuchinshan-ATLAS), її орбітальні характеристики, склад та значення комети для сучасної астрономії, визначити її внесок, для розуміння природи еволюції Сонячної системи та процесів, які відбуваються в космічному просторі.

Для досягнення мети бути поставлені такі завдання:

1. Дослідити історію та обставини відкриття комети та її назви. Здійснити збір інформації про дослідницькі обсерваторії та їх вклад у відкриття комети С/2023 А3
2. Провести аналіз складу газів і пилу, що випаровуються при наближенні до Сонця .
3. Дослідити структуру хвостів комети та їх вплив на сонячну магнітосферу та міжпланетний простір.
4. Порівняти C/2023 A/3 з іншими довгоперіодичними кометами для уточнення моделей їхньої еволюції.
5. Створити календар оптимальних дат, визначити географічні місця та необхідні умови для спостереження за кометою із Землі.
6. Визначити основні характеристики комети, проаналізувати орбітальні параметри комети (траєкторія, швидкість, період обертання тощо).

Об’єктом дослідження є комети С/2023А3 (Tsuchinshan-ATLAS) як астрономічний об’єкт.

Предмет дослідження – походження комети (можливе місце її формування – хмара Оорта, чи пояс Койпера), фізичні характеристики комети (структура ядра, склад льодів, газів, пилу), вплив комети на космічне середовище(утворення хвостів, взаємодія із сонячним вітром, внесок пилу у міжпланетне середовище).

Наукова новизна даної науково-дослідницької роботи полягає у створенні комплексного наукового портрету нової комети з акцентом на її вплив на міжпланетне середовище та розширення знань про еволюцію комет, а також у наступних аспектах:

• дослідження унікального об’єкта:
  - комета C/2023 A/3 є нововідкритим об’єктом;
  - аналіз фізичних характеристик дозволить розширити знання про довгоперіодичні комети;
• порівняння з іншими кометами:
  - дослідження дозволить встановити унікальність поведінки C/2023 A/3 порівняно з іншими кометами;
  - можливість уточнити загальні закономірності еволюції комет.

При написанні даної дослідницької роботи застосовувались такі методи дослідження: чисельне моделювання орбіти для відстеження еволюції комети, аналіз взаємодії комети із сонячним вітром за допомогою фотометричних даних і телескопічних спостережень.

Науково-дослідницька робота (проєкт) складається із вступу, трьох розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків.
 

1.1. Історія відкриття та походження комети

Комети є малими небесними об’єктами, що складаються переважно з льоду, заморожених газів і пилу. Вони класифікуються на дві основні групи: короткоперіодичні (з періодом обертання до 200 років) та довгоперіодичні (з періодом обертання понад 200 років), Короткоперіодичні комети, як правило, походять з поясу Койпера, довгоперіодичні викають із хмари Оорта.

Комета C/2023 A3 була вперше виявлена системою ATLAS у Південній Африці. Офіційною датою її відкриття вважається 9 січня 2023 року, коли вона була зафіксована обсерваторією Цзицзіньшань. Значний внесок у відкриття цього небесного тіла зробили вчені Джон Блашко та Марк Бейлі, які проводили аналіз отриманих даних (Додаток А).

Астрономічна спільнота звернула увагу на високу яскравість комети та виразний кометний хвіст, що свідчить про активні процеси в її ядрі. На момент відкриття комета перебувала на великій відстані від Сонця, проте це не завадило вченим класифікувати її як довгоперіодичну, про що свідчить витягнута еліптична орбіта та тривалий період обертання навколо Сонця.

Назва C/2023 A3 відповідає загальноприйнятій системі класифікації комет, де літера «C» вказує на неперіодичні комети, «2023» позначає рік їх відкриття, «A» вказує на першу половину січня, а «3» є порядковим номером відкриття. Ця комета отримала назву на честь обсерваторій, які брали участь у її виявленні, зокрема Цзицзіньшань та ATLAS. Комети, такі як C/2023 A3, є залишками ранніх етапів формування Сонячної системи.

Відповідно до сучасних наукових моделей, вони виникли в зовнішніх частинах протопланетного диска, що містить велику кількість льоду та легких хімічних сполук. Комета C/2023 A3, ймовірно, походить з хмари Оорта – обширної сфери об'єктів, що розташовані на відстані понад 50 000 астрономічних одиниць від Сонця. Її нинішня траєкторія свідчить про те, що об'єкт проходить через внутрішню частину Сонячної системи вперше, що робить його вивчення особливо важливим для розуміння еволюції комет.

1.2. Орбітальні характеристики комети C/2023 A3

Форма, розмір, розташування та орієнтація орбіти комети, а також її швидкість і положення в конкретний момент часу визначають рух комети навколо Сонця (Додаток Б). Основні орбітальні параметри включають: перигелій, афелій, ексцентриситет, велику піввісь, нахил орбіти, аргумент перигелію, довготу висхідного вузла та період обертання. Ці характеристики дозволяють прогнозувати траєкторію комети, розраховувати її видимість з Землі та оцінювати можливий вплив на інші об'єкти Сонячної системи.

Після аналізу всіх даних можна зазначити, що перигелій комети був досягнутий 27 вересня 2024 року, що стало важливим етапом її спостереження з Землі та дало змогу спрогнозувати орбітальні параметри комети C/2023 A3 (Tsuchinshan–ATLAS). Ця комета є яскравим представником довгоперіодичних комет, що рухається ретроградною орбітою та має такі орбітальні характеристики:

• Перигелій – 0, 391 астрономічних одиниць;
• Швидкість обертання відносно Сонця в момент перигелію – 56,5 км/с
• Афелій – приблизно 100 000 астрономічних одиниць.
• Ексцентриситет орбіти –1,00017033942
• Велика піввісь – 50000,195 астрономічних одиниць
• Нахил орбіти – 139º
• Аргумент перигелію – 308,48775700464±0,00037934 º
• Довгота висхідного вузла – 21,557212683941±0,00014414 º
• Період обертання – 110 000 років (вхідна траєкторія)

Велика піввісь
де, а = вел.піввісь
АВ=Афелій+Перигелій=100000+0,391=100000,391(а.о)
Тоді а=100000,391/2≈50000,195 а.о

Період обертання комети
Якщо обчислити Т_к- період обертання по III закону Кеплера , то Т_к=√(а_(к )^3 ),
Т_к=√(〖50 000,2〗^3 )≈√(125∙10^12 )≈ 11200,000 років
Що дає період обертання комети Т_к=√(〖2297,2〗^3 ) ≈
≈√((2,3∙10^3 )^3 ) =√(121,7∙10^8 )=110 000 років

Найбільше зближення із Землею – близько 0,47 астрономічних одиниць Комета C/2023 A3, відома як «Цзицзіншань» - ATLAS, має ряд важливих орбітальних характеристик, які роблять її предметом наукового дослідження. Під час перигелію комета максимально наближається до Сонця, що призводить до інтенсивного вивільнення газів і пилу, формуючи характерну газову кому та хвіст. Важливим є також значення великої півосі орбіти комети, оскільки її траєкторія є дуже витягнутою і виходить далеко за межі орбіт Сонячної системи.

Це свідчить про те, що комета проводить більшу частину свого часу далеко від Сонця, ймовірно, в хмарі Оорта. На рисунку 1.1 добре спостерігається частина витягнутої еліптичної орбіти що вказує на те, що це небесне тіло рідко наближається до Сонця . Нахил орбіти підтверджує, що комета розташована перпендикулярно до площини екліптики. Ці характеристики допомагають науковцям зрозуміти походження комети, її взаємодію з Сонячною системою та спрогнозувати її майбутній шлях, а також краще усвідомити роль комет у контексті астрономії.

Досліджуючи основні орбітальні характеристики комети C/2023 A3, ми можемо зробити висновок, що це небесне тіло має виняткову траєкторію в Сонячній системі. Це підтверджується показником нахилу орбіти, оскільки комета рухається в напрямку, протилежному обертанню планет навколо Сонця. Наявність витягнутої еліптичної орбіти комети вказує на її короткочасний візит у межах Сонячної системи, ймовірно, походячи з хмари Оорта.

2.1. Розмір, маса та структура ядра комети

На сьогоднішній день розмір ядра комети C/2023 A3 можна оцінити приблизно, однак попередні спостереження свідчать про його невеликі розміри в порівнянні з іншими відомими кометами. За допомогою негравітаційного методу та швидкості сублімації води, ми дізналися, що ядро має приблизний радіус 1,05 км, що відповідає діаметру 2,1 км. Ці дані є орієнтовними, оскільки внаслідок постійної сублімації льоду та газів під впливом сонячного вітру розміри та маса ядра змінюються в процесі його орбітального руху.

Ядро комети вважається сферичним, тому для визначення його об’єму використовується формула для об’єму сфери:
V=4/3 πr³
де: V – об’єм (м³),
r – радіус сфери (м),
π- математична константа, приблизно 3,141593

1. Радіус ядра = 1,05 км. переводимо в метри:
r = 1,05×1000 = 1050м
2. Підставляємо значення радіуса у формулу:
V=4/3 3.14159×1050³
3. Виконуємо обчислення:
4/3×3,14159×1050³=4849048260.82м³

За наявними даними, зробивши розрахунки, об’єм ядра приблизно становить 4,849‧109 м³.
Для більш точного розуміння фізичних характеристик комети, таких як гравітаційний вплив планет та можливі взаємодії з іншими тілами Сонячної системи, важливо визначити масу ядра комети – це надасть можливість оцінити її еволюцію та вплив на навколишнє середовище.

Обчислення маси ядра визначаємо за формулою:
M=ρ×V,
де: M – маса (кг),
ρ – густина (кг/м³),
V – об’єм (м³)
Густина C/2023 A3 точно не відома, тому прийнято використовувати середню густину для комет такого типу, зазвичай вона становить 0,6 г/см³.

1. Переводимо густину в кілограми на кубічний метр:
ρ = 0,6 г/см³ × 1000 кг/м³ = 600 кг/м³
2. Підставляємо об’єм і густину в формулу:
M=600×4849048260.82
3. Виконуємо обчислення:
M=2909428956489,51 кг.

Після проведення розрахунків, ми визначили масу ядра, яка становить 2,91 млрд. тонн. Ядро комети складається з комбінації криги, пилу та легких газів. Такий склад є характерним для більшості комет, де переважає водяна крига з домішками заморожених газів, таких як діоксид вуглецю та метан. Додатково, ядро містить пилові частинки різних розмірів і складу.

Ці показники комети сприятимуть кращому розумінню фізичних характеристик небесного тіла, її гравітаційного впливу на навколишнє середовище та можливих наслідків для Землі під час наближення. Обчислення маси ядра комети C/2023 A3 дозволить моделювати її орбітальний рух, досліджувати еволюцію та взаємодію з Сонцем і іншими небесними об'єктами.

Кома та хвіст комети є важливими об'єктами для наукових досліджень, оскільки їхній хімічний склад відображає первісний матеріал Сонячної системи. Аналіз цих елементів сприяє глибшому розумінню процесів формування комет і їхнього впливу на навколишнє космічне середовище.

Для вивчення хімічного складу комети C/2023 A3 були використані дані, отримані з наземних обсерваторій та спектроскопічних спостережень, проведених міжнародними науковими командами (Додаток В). Особливо цінними виявилися дослідження, опубліковані в AstronomyandAstrophysics та Icarus. Застосовуючи загальні моделі формування та еволюції комет, представлені в роботах кометології, можна детально вивчити дослідити склад коми та хвоста.

Кома комети C/2023 A3 складається переважно з газоподібної води H2O, яка сублімує з поверхні ядра під дією сонячного тепла. Інші ключові компоненти включають вуглекислий газ CO2, чадний газ CO, метан CH4 та аміак NH3. За даними спектроскопічного аналізу, у комі також присутні ціан CN та фольмальдегід CH2O, що вказує на наявність органічних молекул. Пилова частина коми складається з частинок силікатів, а також органічних сполук, які відбивають світло, роблячи кому видимою із Землі. Діаметр коми змінюється в межах від 3-4 км у звичайному стані до 6-12 км під час пікової активності.

Хімічний склад хвоста даного небесного тіла включає в себе різні гази та пилові частки. Найпоширеніший компонент комети C/2023 A3, який випаровується з поверхні ядра при нагріванні Сонцем і входить до складу іонного хвоста – це водяна пара H2O. Діоксид вуглецю CO2 звільняється з поверхні комети при підвищенні температури. При розпаді органічних сполук виділяється монооксид вуглецю CO. Найменш поширений компонент, який утворюється при сублімації органіки – метан CH4.

Пиловий хвіст складається з силікатів або мінералів, які становлять основну частину пилу; карбонатних сполук, що виникають внаслідок дії вуглецю і здатні формувати органічні молекули; а також металевих частинок, які можуть бути представлені у вигляді дрібних залізних або нікелевих частинок.

Ці елементи суттєво впливають на зовнішній вигляд і поведінку кометного хвоста під час наближення до Сонця. Газовий хвіст зазвичай направлений у протилежний бік від Сонця через вплив сонячного вітру, тоді як пиловий хвіст має вигнуту форму.

Дослідження динаміки формування хвоста комети C/2023 A3 ґрунтується на спостереженнях її активності під час наближення до Сонця. Окрім того, значний внесок у дослідження зробили дані, отримані астрономами-аматорами, зокрема Робом Кауфманом. Хвіст комети утворюється внаслідок впливу сонячного випромінювання та сонячного вітру на матеріали, які сублімують з поверхні ядра (Додаток Г).

Хвіст даної комети складається з:

• Іонного хвоста, що включає іони CO+, H2O+, N2+. Цей хвіст утворюється внаслідок іонізації молекул під дією сонячного ультрафіолетового випромінювання.
• Пилового хвоста, який містить мікрочастинку пилу та мінералів. Основними хімічними елементами є силікат, залізо, магній та вуглець.
• Натрієвий хвіст, що виникає через іонізацію натрію, який міститься у пилу. Спектроскопічні дані вказують на наявність яскравої емісійної лінії натрію, характерної для комет із високою активністю.

Згідно з даними Роба Кауфмана натрій Nа формує характерну жовту емісійну лінію, подібну до тієї, що була виявлена в кометах Гейла-Боппа та NEOWISE. Виявлений натрієвий хвіст є унікальною рисою комети C/2023 A3.

Рис. 2.3.1. Спектрографія комети С/2023 А3

Динаміка іонного хвоста тісно пов’язана із взаємодією між зарядженими частинками сонячного вітру та іонами, що виникають у комі. Згідно з опублікованими дослідженнями в «Icarus» (Lisseetal., 1998) швидкість формування іонного хвоста залежить від інтенсивності сонячного вітру та концентрації летких речовин у комі.

Аналіз хімічного складу коми та хвоста комети C/2023 A3, дозволяє не лише глибше зрозуміти механізми формування комет, але й висунути гіпотези, щодо можливого перенесення органічних молекул на Землю в ранні етапи її розвитку.

Хвіст комети C/2023 A3 є наслідком складної взаємодії між сонячним вітром та матеріалами, що вивільняються з ядра. Іонний хвіст орієнтується в напрямку, протилежному до Сонця, завдяки впливу сонячного вітру, тоді як пиловий хвіст формує дугу вздовж орбіти комети. Слід зазначити, що під час викиду корональної маси, в момент перигелію комети, стався відрив газового хвоста від пилового. Це зафіксував коронограф SOHO орбітальної сонячної обсерваторії.

Виявлення натрієвого хвоста підтверджує припущення про складний хімічний склад комети. Ці спостереження сприяють глибшому розумінню динамічних процесів, які відбуваються в кометах, під час їхнього руху через Сонячну систему.
Працюючи над дослідницькою роботою нам вдалося вирахувати приблизну видиму довжину хвоста комети С/2023А3.
В момент коли комета була на відстані в 0,41 а .о

Довжина хвоста складала згідно розрахунків:
(l/2)/r=tg10,5°=>l=2r tg 10,5°
l≈2∙0,41 а.о∙0,1853=0,152 а.о=
=0,152∙150000000 км≈22 791 900 км≈23 млн .км.

Оцінка параметрів ядра комети C/2023 A3 дозволяє краще зрозуміти її фізичні властивості та процеси, що відбуваються в середині цього небесного тіла. Аналіз хімічного складу та взаємодії сонячного вітру з поверхнею комети допомагає виявити важливі аспекти еволюції хвоста комети і значення цих процесів для дослідження Сонячної системи.

2.4. Вплив комети C/2023 A3 на міжпланетне середовище та потенційний вплив на Землю

Комети, завдяки своїм орбітальним рухам, можуть викликати зміни у навколишньому середовищі. Одним із ключових аспектів є їхній вплив на міжпланетний простір, зокрема на Землю. Ці небесні тіла складаються із заморожених газів, водяного льоду, пилу та органічних сполук. При наближенні до Сонця температура комети підвищується, що призводить до сублімації льоду на її поверхні.

Цей процес спричиняє утворення коми, яка оточує ядро комети. Частинки газу та пилу під впливом сонячного вітру формують хвіст комети. Заряджені частинки сонячного вітру взаємодіють з хвостом, утворюючи газовий та пиловий хвіст комети. Виходячи з проведених досліджень, можна стверджувати, що інтенсивність цього процесу змінюється в міру наближення комети до Сонця. У випадку комети C/2023 A3 взаємодія з сонячним вітром може призвести до розширення її хвоста.

Дослідження свідчать про те, що вплив комет на Землю є незначним, хоча їх вивчення має важливе значення. Орбіти комет зазвичай розташовані на великій відстані від нашої планети, а гравітаційні сили планет визначаються їх траєкторією, що робить ймовірність зіткнення з Землею дуже низькою. Незважаючи на це, існують певні ризики, пов’язані з проходженням комет поблизу нашої планети.

• По-перше, гази та пил, що залишаються після комет, можуть розсіюватися в космосі, і ці частинки можуть потрапити в атмосферу Землі. Це може викликати метеорні дощі, які виникають внаслідок згоряння частинок пилу з хвоста комети. Оскільки ці частинки є досить малими, вони не становлять загрози для життя на Землі.
• По-друге, хімічні елементи можуть залишатися в космічному середовищі Сонячної системи. Дослідження тривають щодо можливості перенесення життя або його складових через космос. Існує гіпотеза, що в ранні часи існування Землі органічні молекули могли потрапити на планету внаслідок кометних ударів.

Планета Земля не зазнає суттєвих впливів від комети C/2023 A3, оскільки навіть більш активні комети такі як Гейла-Боппа або комета Лонг-Буттане викликали значні зміни. Дослідження метеорних дощів, про які вже йшлося, нададуть додаткові можливості для вивчення не лише кометної активності, але й впливу космічного середовища на Землю.

Вважаю, що виверження летючих компонентів комети може впливати на навколишнє космічне
середовище. Викиди газів здатні змінювати фізичні параметри міжпланетного простору, а також можуть спричиняти утворення метеорних дощів на Землі. Загалом, дослідження виверження летючих компонентів комет є важливими для розуміння як еволюції Сонячної системи, так і процесів, що відбуваються в космосі.
 

3.1. Складання календаря оптимальних дат для спостереження за кометою

Створення календаря спостережень за кометою C/2023 A3 є суттєвим аспектом наукової діяльності, оскільки дозволяє астрономам та любителям астрономії планувати найбільш сприятливий час для вивчення цього незвичайного небесного тіла.
Основою календаря слугують дані про орбітальні характеристики комети, зокрема час її перигелію – 27 вересня 2024 року, коли вона досягла максимальної яскравості.

При розробці календаря мною були враховані різноманітні фактори, такі як розташування комети на небесній сфері, її видимість у різних широтах Землі, яскравість (зоряна величина) та час, коли спостереження були найкращими. Опрацювавши дані астрономічного програмного забезпечення Stellarium, ми визначили оптимальні дати для спостережень за кометою С/2023 А3 (Додаток Ґ).

Наприклад, у північній півкулі комета була найбільш помітною в серпні-вересні 2024 року під час її наближення до Сонця. На заході України, де ми проводили спостереження за кометою, видимість її була достатньою в період з 12.10 – 01.11 2024 року. Відсутність Місяця на небосхилі спостерігалася з 22 жовтня (Додаток Д). Календар також враховує фази Місяця, оскільки яскраве світло небесного тіла ускладнювало спостереження за досліджуваним об’єктом.

На основі проведених розрахунків були визначені дати для оптимальних спостережень: це періоди, коли комета була розташована в темній частині неба, а її яскравість була достатньою для використання аматорських телескопів (Додаток Е). Цей календар може бути корисним не лише для наукових досліджень, але й для популяризації астрономії серед широкої аудиторії.

3.2. Створення карти-схеми для візуалізації орбіти комети, за допомогою астрономічного програмного забезпечення Stellarium

Візуалізація орбіти комети C/2023 A3 через карти та схеми є суттєвим елементом дослідження, оскільки вона сприяє глибшому розумінню її траєкторії та можливостей спостереження з різних локацій на Землі.

Карти були розроблені за допомогою астрономічного програмного забезпечення Stellarium та спеціалізованих астрономічних програм, які дозволяють відображати траєкторії небесних тіл у межах Сонячної системи (Додаток Є).

На цих картах представлені основні етапи орбітального руху комети, зокрема її положення в перигелії та моменти найближчого наближення до Землі та інших планет (Додаток Е). Ми задали параметри дати та часу в інтерфейсі програми Stellarium.

 
Створення таких карт є корисним інструментом для професійних астрономів, аматорів та широкої аудиторії, яка цікавиться космічними об'єктами. Карти також сприяють поясненню динаміки міжпланетного середовища та взаємодії комети із Сонцем і планетами (Додаток З).
Крім того, ці візуалізації мають освітню цінність. Вони можуть бути використані для підготовки лекцій, семінарів або науково-популярних заходів.

Ця науково-дослідницька робота з дослідження комети С/2023 А3, її походження та фізичних характеристик, впливу тіла на космічне середовище сонячної системи надала можливість детально дослідити комету C/2023 А3 (Tsuchinshan-ATLAS), яка є винятковим об’єктом для сучасної астрономії. Комета, що походить із хмари Оорта, є прикладом довгоперіодичних комет із наявністю еліптичної орбіти, що відкриває можливості для вивчення процесів, які формували ранню Сонячну систему.

У процесі дослідження в рамках проєкту з астрономії були зібрані та проаналізовані дані, що стосуються фізичних характеристик, хімічного складу та орбітальних параметрів комети C/2023 A3. Джерелами інформації стали астрономічні спостереження, наукові статті, які висвітлюють динаміку комет, а також чисельні моделі, що дозволили уточнити її орбітальні параметри. Проведено розрахунки маси ядра (2,91 млрд тонн), об’єму (4,849‧109м³), а також проаналізовано склад коми та хвоста, зокрема виявлено наявність водяної пари, вуглекислого газу, органічних молекул та пилових частинок.

Дослідження зосереджене на аналізі механізмів взаємодії комети із сонячним вітром, динаміки формування хвостів та хімічних процесів у міжпланетному просторі. Особливу увагу приділено сублімації матеріалів із поверхні ядра, що є основою для утворення коми та хвостів.

Продовження дослідницького проєкту з астрономії та подальше дослідження комети C/2023 A3 (Tsuchinshan-ATLAS) може включати моделювання її траєкторії в контексті майбутніх проходжень через внутрішню частину Сонячної системи, аналіз впливу на міжпланетне середовище, а також порівняння з іншими кометами, такими як NEOWISE або Hyakutake. Це дозволить уточнити моделі формування хмари Оорта та еволюції комет.

Досліджуючи комету C/2023 A3, було виконано низку завдань:

• Здійснено дослідження орбітальних характеристик, включаючи визначення перигелію, афелію та періоду обертання.
• Проведено аналіз фізичних параметрів ядра та його хімічного складу за даними спектрографії .
• Вивчено процеси формування хвостів комети під впливом сонячного випромінювання.
• Розглянуто вплив комети на міжпланетне середовище та можливі наслідки її діяльності для Землі.
• Проаналізовано унікальність поведінки комети в контексті її орбітальної динаміки.

Дане дослідження з астрономії відкриває нові можливості для вивчення комет як свідків ранньої історії Сонячної системи. Воно сприяє кращому розумінню процесів, що визначають динаміку орбіт комет, формування їхніх ком та хвостів, а також впливу на міжпланетне середовище. Ця дослідницька робота закладає основи для подальших досліджень в астрономії, зокрема в контексті еволюції малих тіл Сонячної системи та впливу комет на космічний простір.

1. Головна астрономічна обсерваторія НАН України. "Фізичні характеристики пилу вибраних довгоперіодичних комет". Київ, 2016.
2. Зубко, Н. Ю. "Дослідження взаємодії сонячного вітру з кометними атмосферами". Астрономічний журнал України, 2019.
3. Іванченко, О. М. "Сублімація речовин кометних ядер". Праці конференції НАН України, 2018.
4. Карпенко, С. І. "Еволюція орбіт комет із хмари Оорта". Вісник астрономічних досліджень, 2020, 52(3), 112-121.
5. Харчук, С. В. "Динамічне моделювання кометних орбіт". Геліофізика і фізика Сонячної системи, 2016.
6. A’Hearn, M. F. "CometaryScience: ResultsfromDeepImpactandBeyond," SpaceScienceReviews, 2008, 138(1-4), 237-252.
7. Altwegg, K. "IsotopicRatiosinComets: CluestoTheirFormation," Science, 2015, 347, 1261952.
8. Cochran, A. L. "SpectroscopicInvestigationsofCometaryComposition," Icarus, 2015, 258, 34-49.
9. Encrenaz, T. "WaterandOrganicsinComets," AnnualReviewofEarthandPlanetarySciences, 2018, 46, 287-317.
10. Festou, M. C., Keller, H. U., Weaver, H. A., "Comets II," UniversityofArizonaPress, 2004.
11. Gombosi, T. I. "CometarySublimationModels," Icarus, 1986, 68(2), 314-325.
12. Huebner, W. F., "PhysicsandChemistryofComets," Springer, 1990.
13. Jewitt, D. "TheActiveAsteroids," AnnualReviewofAstronomyandAstrophysics, 2012, 50, 532.
14. Lisse, C. M. "CometaryDust: Resultsfromthe NASA DeepImpactMission," Icarus, 2007, 187(1), 78-88.
15. Whipple, F. L. "A CometModel. I. TheAccelerationofCometEncke," TheAstrophysicalJournal, 1950, 111, 375.
16. ESA RosettaMissionScienceReports. "PhysicalPropertiesofComet 67P/Churyumov-Gerasimenko," 2016.
17. NASA SolarSystemExploration. "CometsandTheirOrigins," офіційний вебресурс NASA.
18. Наукові звіти NASA. "Дані місій Rosetta і Stardust".
19. Онлайн-інструмент Stellarium. "Візуалізація орбіт комет", stellarium.org.
20. StarWalk. "Комети: будова і орбітальна динаміка," офіційний сайт.
21. https://ssd.jpl.nasa.gov/tools/sbdb_lookup.html#/?sstr=C%2F2023%20A3
22. Destruction of Long-period Comets - IOPscience

Фото зроблене обсерваторією DeepSky Chile в долині Ріо-Уртадо, Чилі –X07
 

Фото з уф камери коронографа SOHO
 

Зображення взято з наукового сайту LiveScience
 

Зображення взято з наукового сайтуStarwalk, знімок був отриманий 30 вересня 2024р на астрономічній фермі в Тіволі Намібія.
 

Зображення взято з наукового сайту Astro.vanbuitenen.nl
 

Фото зроблене Соргутом Анатолієм, 22.10.24

Фото зроблене Соргутом Анатолієм, 24.10.24
 

Карта створена Соргутом Анатолієм, за допомогою астрономічного програмного забезпечення Stellarium
 

Карта створена Соргутом Анатолієм, за допомогою астрономічного програмного забезпечення Stellarium
 

Карта створена Соргутом Анатолієм, за допомогою астрономічного програмного забезпечення Stellarium.