Обсуждение природы кометных тел планетарных туманностей

[igorg]

Происхождение кометоподобных тел планетарных туманностей.

Крестев И.Г.

Существование так называемых кометных (кометоподобных) тел обнаружено в достаточно большом числе планетарных туманностей, особенно в последнее время в связи с появлением фотоснимков высокого разрешения и в разных спектральных диапазонах, выполненных космическим телескопом Хаббла и крупнейшими наземными инструментами. Такие тела действительно оправдывают свое название, напоминая своим внешним видом кометы, и состоят из головы и хвоста, направленного от центральной звезды. Одним из отличий от комет является то, что эти тела гораздо крупнее (размер головы – порядка поперечника Солнечной системы). Причиной возникновения кометных тел называют неустойчивость Релея – Джинса. В качестве другой возможной причины указывают взаимодействие и фрагментацию оболочек туманности, обладающих различной плотностью, температурой и скоростью расширения. Предполагают, что эволюция этих образований заканчивается либо полным распадом, либо коллапсом с образованием объектов типа Плутона.

                     NGC7293 Helix

Предлагаю вниманию астрономов собственную гипотезу образования и эволюции кометоподобных тел в планетарных туманностях (КТПТ). Гипотеза основывается на следующих утверждениях:
1. Кометоподобные тела планетарных туманностей на самом деле являются гигантскими кометами, ядром которых являются планеты или планетоподобные тела, относящиеся к системе центральной звезды планетарной туманности, либо имеющиеся в межзвездном пространстве.
2.   Голова и хвост таких комет образуются путем испарения и ионизации атмосфер и вещества планет под действием расширяющихся оболочек  туманности и высокоэнергичного излучения центральной звезды, т.е. практически по аналогии с механизмом  образования комет в Солнечной системе.
3.  Огромные размеры КТПТ (по сравнению с нашими кометами) можно объяснить большими размерами планет, образующих их ядра, а так же соответствующей высокой интенсивностью процессов, приводящих к испарению их вещества, а именно - высокой скоростью и температурой газов расширяющихся оболочек, высокой энергией частиц солнечного ветра, характерной для звезд планетарных туманностей.
4.   Кандидатами на роль ядер кометоподобных тел могут быть:
- планеты-аналоги планет группы Юпитера с похожими размерами, массами и строением
- тела типа Плутона или объектов пояса Койпера (транснептуновых объектов), сообщения об открытиях которых непрерывно появляются в последние годы. Размеры таких тел могут значительно превышать величину объектов, открытых в настоящее время за орбитой Нептуна.
-  объекты, входящие в состав гипотетического облака Оорта.
   5.  Эволюция КТПТ, вслед за их рождением и жизнью, заканчивается испарением значительной части вещества, составляющего массу их планетоподобного  ядра. Возможно полное испарение такой планеты, либо от нее может остаться лишь ее твердое нелетучее ядро.

                                         М57

   В рамках такой гипотезы можно объяснить следующие факты. Во-первых, сам факт образования и существования кометоподобных тел планетарных туманностей. Во-вторых, их характерный вид и размеры. В третьих, наличие в спектрах периферических областей планетарных туманностей интенсивных линий некоторых элементов (азота, кислорода, серы, углерода и т.д.) и химических соединений – воды, метана, сложных соединений углерода, которые входили в состав планет до образования туманности. Это же можно сказать и о наличии в планетарных туманностях больших количеств пыли. С другой стороны, вышеперечисленные факты не противоречат настоящей гипотезе и в определенной степени сами говорят в ее пользу.
Не исключаю, что подобного рода предположения высказывались и ранее другими исследователями, однако в доступной литературе и в сети Интернет мне не удалось найти материалов такого рода. Полагаю, что эта гипотеза может объяснить существование хотя бы части кометных тел планетарных туманностей.

[dims]

В рамках такой гипотезы можно объяснить следующие факты.

Объяснение объяснению рознь. Есть, например, такое "объяснение" причин, по которым летает самолёт: "у него крылья есть".

Настоящим объяснением, в данном случае, могла быть одна из двух вещей: (1) компьютерная/математическая модель, по которой выходило бы что-нибудь или (2) яркая чёткая идея, позволяющая свести воедино какие-нибудь ранее разрозненные факты.

Первое объяснение было бы хорошо проработанным объяснением. Оно было бы расплывчато на первый взгляд, но при ближайшем рассмотрении содержало в себе множество важных элементов. Второе объяснение было бы хорошей идеей для будущего хорошо проработанного объяснения. Оно не содержало бы в себе очень многих необходимых подробностей, но зато являло бы собой чёткую и обозримую мысль.

В Вашей же записке ничего подобного обнаружить не удалось. В ней видно наличие наукообразного тумана, в котором присутствуют даже такие термины, как "неустойчивость Релея Джинса" (а Вы знаете, что это такое?), но по сути сказано не более, чем "кометоподобные тела - это кометы, внутри которых находятся планеты".

Как Вы сами знаете, в параллельных ветках идут споры о том, что Сёдну могут признать планетой, что Плутон могут признать объектом пояса Койпера, кроме того, в книжках можно прочитать, что астероиды - это малые планеты, а в глубинах галактики, возможно, существуют объекты, занимающие промежуточное положение между планетами и звёздами - коричневые карлики.

Из всего этого можно сделать вывод, что все эти термины - не более, чем историческая условность. Мы сейчас только подходим к открытию "геологических слоёв" в нашей солнечной системе и к наполнению всех этих терминов настоящим физическим смыслом. Но и даже, когда это будет сделано, всё равно останутся размытые границы между понятиями.

Так что утверждение, что "кометоподобные тела" - это "кометы, внутри которых спрятаны планеты" - это никакое не объяснение, и не догадка об их природе, а просто замена одного термина другим, менее обоснованным.

Кроме того, сами подумайте, может ли быть планетой плотное образование, размером с солнечную систему? То есть, образование, большее Солнца! Оно ведь должно стать звездой! Так что кометоподобные тела - это, наверняка, что-то типа газопылевых облаков, которые оказались подвержены видимому воздействию звёздного ветра.

Но лучше всего, конечно, пока называть их просто каким-нибудь безликим термином, например, "кометоподобные тела", вплоть до получения достаточных данных для более подробного выражения природы объектов в их наименовании...

Без обид :-)

[igorg]

А никаких обид и нет. Более того, абсолютно согласен почти со всем, что Вы написали. Обратите внимание, что это - гипотеза, а не теория. Особенно ценна Ваша мысль о моделировании подобных процессов. Интересно было бы посмотреть, что было бы с тем же Нептуном на стадии формирования планетарной туманности из нашего Солнца. Насчет обьекта величиной с Солнечную систему - имелась в виду не планета или другое плотное образование, а именно - кометоподобное тело (малое ядро, большая разреженная голова). Плотное образование размером с солнечную систему должно стать не звездой, а сколлапсировать с последующим образованием компактного объекта типа черной дыры.

[T101]

Интересно, а есть данные о траектории движения КТПТ? Ведь если их ядрышком служат планеты, то они должны вращаться вокруг остатка центральной звезды и это должно быть возможно измерить.

[igorg]

Такие данные, возможно, есть, но найти их не удается. Они могут быть получены на основании исследования спектров КТПТ. Есть данные о наличии в этих спектрах линий сложных, в т.ч. органических молекул. Маловероятно, что эти соединения входят в состав расширяющейся оболочки центральной звезды. Следовательно, логичнее предположить наличие этих веществ в составе объектов, населяющих окрестности этой звезды. Ее оболочка, расширяясь в пространстве, "проявляет" крупные компактные и диффузные образования, делая их визуально и спектроскопически видимыми. Если это действительно так, то наше утверждение о природе КТПТ позволяет сделать предсказание о наличии орбитальных движений ядер КТПТ, о чем Вы справедливо завели разговор в Вашем комментарии.

[Дмитрий Вибе]

Не исключаю, что подобного рода предположения высказывались и ранее другими исследователями, однако в доступной литературе и в сети Интернет мне не удалось найти материалов такого рода.

Поискал в ADS и нашел статью, в которой обсуждается, в частности, именно эта возможность (попутно выяснил, что первым "узелки" в планетарных туманностях исследовал Воронцов-Вельяминов).

Маловероятно, что эти соединения входят в состав расширяющейся оболочки центральной звезды.

Почему же маловероятно? Посмотрите, например, вот эту работу (есть и другие, но к ним доступ только по подписке).

Касаемо движений, пока обсуждается только радиальный разлет сгустков со скоростями порядка десятка километров в секунду.

[Дмитрий Вибе]

Вот еще интересно: http://arxiv.org/abs/astro-ph/0309545

[igorg]

Спасибо, Дмитрий. Почитал абстракты, указанные Вами, и успокоился. А то мне уже стало казаться, что это у меня сверхценная идея.

[flying spagetti monster]

похоже, засветилась скрытая масса... (10²⁹кг это уже не шутка)

орбитального движения зарегестрировать не удастся, тк эти окурки видны на расстоянии порядка светового года от центральной звезды

[bob]

похоже, засветилась скрытая масса... (10²⁹кг это уже не шутка)

орбитального движения зарегестрировать не удастся, тк эти окурки видны на расстоянии порядка светового года от центральной звезды

Это к чему? Вы имели в виду, что облако Оорта в каждой звёздной системе может дать достаточно лишней массы? Сложный вопрос. Вообще, это одна из самых солидных и старинных интерпретаций происхождения скрытой массы. До гипотез про нейтринные балджи и тёмную материю. Ну, что она просто состоит из несветящихся тел, вроде облака Оорта. Я уже не помню, почему эта гипотеза двадцать лет назад утратила доверие. Видимо, есть какие-то косвенные признаки, которые свидетельствуют против неё. Хотя, в старых номерах "Земли и вселенной" мне такие статьи попадались. Видимо, это связано с отсутствием частого гравилинзирования разреженными краями галактик. Ну, представьте себе массу объектов, вроде комет, койпероидов, планетаров, заполняющих пространство между звёздами края галактического диска, например в М33. Да, пространство было бы прозрачно, там ничего не было бы видно. Но были бы очень частые мерцания объектов, светящих насквозь галактику с больших расстояний. При прохождениях планетаров вблизи луча зрения. Не затмения, а именно линзирования. В принципе, эту гипотезу можно было бы "спасти" путём компактного объединения таких объектов в планетные системы, а не равномерного распределения. Тогда они, содержа значительную массу, встречались бы реже. Но тогда надо было бы объяснить механизм формирования таких систем, так как критериям неустойчивости Релея-Джинса планетная система, существенно менее массивная, чем солнечная, удовлетворять не может. Из неё протопланетного диска не получится. Что-то, вроде этого. А планетная система и облако Оорта вокруг единичной звезды навряд-ли может превышать массу звезды. С их помощью всей скрытой массы не получится. Не наберётся.

[flying spagetti monster]

Это к чему? Вы имели в виду, что облако Оорта в каждой звёздной системе может дать достаточно лишней массы? Сложный вопрос.

облако оорта - само по себе уже сложный вопрос. например его форма. например - есть ли граница между облаком оорта и "общим" облаком планетаров?

Видимо, это связано с отсутствием частого гравилинзирования разреженными краями галактик. Ну, представьте себе массу объектов, вроде комет, койпероидов, планетаров, заполняющих пространство между звёздами края галактического диска, например в М33. Да, пространство было бы прозрачно, там ничего не было бы видно. Но были бы очень частые мерцания объектов, светящих насквозь галактику с больших расстояний. При прохождениях планетаров вблизи луча зрения. Не затмения, а именно линзирования.

разница между ожидаемым и полученным менее порядка (где-то в статьях астронета про микролинзирование такие сведения есть)

В принципе, эту гипотезу можно было бы "спасти" путём компактного объединения таких объектов в планетные системы, а не равномерного распределения. Тогда они, содержа значительную массу, встречались бы реже. Но тогда надо было бы объяснить механизм формирования таких систем, так как критериям неустойчивости Релея-Джинса планетная система, существенно менее массивная, чем солнечная, удовлетворять не может. Из неё протопланетного диска не получится. Что-то, вроде этого. А планетная система и облако Оорта вокруг единичной звезды навряд-ли может превышать массу звезды. С их помощью всей скрытой массы не получится. Не наберётся.

да теоретически это кластеры, называемые "RAMBOs".
образуются они вовсе не обязательно из облака, тк существует мнение, согласно которому образующиеся планетные системы около нормальных звезд выгоняют значительную массу начального протопланетного облака (по массе сравнимого со звездой) в виде маленьких и не очень планет. то же происходит и при миграции массивных планет к своей звезде.
скопление и кластеризация может происходить в точках равновесия между звездами

[bob]

да теоретически это кластеры, называемые "RAMBOs".
образуются они вовсе не обязательно из облака, тк существует мнение, согласно которому образующиеся планетные системы около нормальных звезд выгоняют значительную массу начального протопланетного облака (по массе сравнимого со звездой) в виде маленьких и не очень планет. то же происходит и при миграции массивных планет к своей звезде.
скопление и кластеризация может происходить в точках равновесия между звездами

Возможно. Спасибо за ссылку. Но там есть одно ключевое выражение: "...if they do exist..." ("...Если они существуют...") Конечно, планетары с системами спутников должны периодически срываться с планетных орбит на гиперболы. Особенно дальние, периферийные планеты и коричневые карлики так могут поступать. Звезда при эволюции, особенно в начале, имеет потери массы, пертурбации должны быть мощные тоже на стадии планетезималей. Так что отрыв маленькой планетной системки от большой - явление вполне вероятное. Но вот почему-то не удалось пока ими "населить" пространство, в теории, до массы, необходимой для получения всей скрытой массы. Деталей не знаю. И ещё один важный момент - не ясно, почему на краю галактики их получится больше, чем в центре. Опять же, не ясен механизм их выметания к краю галактики. А иначе тёмного гало скрытой массы опять не получится.

[bob]

В общем, я не вижу принципиальных препятствий к вычёркиванию "тёмной материи" подобным способом. Но физики, занимающиеся этим вопросом, какие-то препятствия видят. Итак, требования к модернизации этого отброшенного старинного объяснения природы тёмного гало такие: несветящиеся объекты должны быть компактно сгруппированы в системы и встречаться не очень часто, и должны по какой-то причине тяготеть к периферии галактики.

[flying spagetti monster]

Возможно. Спасибо за ссылку. Но там есть одно ключевое выражение: "...if they do exist..." ("...Если они существуют...")

в моем предыдущем посте есть выражение "теоретически это кластеры, называемые RAMBOs"

Конечно, планетары с системами спутников должны периодически срываться с планетных орбит на гиперболы. Особенно дальние, периферийные планеты и коричневые карлики так могут поступать. Звезда при эволюции, особенно в начале, имеет потери массы, пертурбации должны быть мощные тоже на стадии планетезималей. Так что отрыв маленькой планетной системки от большой - явление вполне вероятное. Но вот почему-то не удалось пока ими "населить" пространство, в теории, до массы, необходимой для получения всей скрытой массы. Деталей не знаю. И ещё один важный момент - не ясно, почему на краю галактики их получится больше, чем в центре. Опять же, не ясен механизм их выметания к краю галактики. А иначе тёмного гало скрытой массы опять не получится.

1) не обазательно на краю галактики. просто облако темной материи (с галактикой в центре) должно быть однородным в большом масштабе, чтобы объяснить высокие скорости звезд на периферии
2) на наличие многочисленной темной состовляющей очень косвенно указывает IMF Солпитера
3) рэлей-джинсовая неустойчивость - только один из факторов, приводящих к образованию плотных объектов, иначе бОльшая часть наблюдаемой в остатках (сверх)новых и планетарках пыли не существовала бы вовсе
4) в теории что то там как будто не получается... а вот обычный представитель AGB высветил вокруг себя в радиусе одного светового года около 10²⁹кг "комет", причем возможно их там больше. теперь мы наблюдаем это как планетарную туманность "улитка"

ЗЫ
для подтверждения гипотезы надо искать слабые точки вокруг AGB. по моему представлению во время резкого усиления светимости центральной звезды огромное количество ледяных объектов создают обширные облака, которые позже сдуваются плазменным ветром, образуя известных "головастиков"

[bob]

для подтверждения гипотезы надо искать слабые точки вокруг AGB. по моему представлению во время резкого усиления светимости центральной звезды огромное количество ледяных объектов создают обширные облака, которые позже сдуваются плазменным ветром, образуя известных "головастиков"

Планетарная туманность - это тончайший слой внешней атмосферы активной эруптивной звезды, раздуваемая звёздным ветром. Так сказать, грандиозное полярное сияние на собственном материале. Там поток звёздного ветра превышает солнечный в сотни раз. Соответственно, все тела, попавшие в эту катастрофу, "высвечиваются", обтекаясь газом. Так что автор этой старой темы, возможно был близок к истине. В том смысле, что мы, возможно, наблюдаем структуру местного облака Оорта в доступном виде. Объекты, вроде Плутона с его системой спутников, дающие газовые "хвосты", направленные от центральной звезды.

[flying spagetti monster]

существуют оценки масс "голов" этих "комет" - порядка земной массы. в helix преобладают объекты массой от 0.01 до 10 земных масс

вообще говоря сложно себе представить такие облака без ядра - все-таки из облака оорта к нам прилетают кометы, а не пустые облачки

[bob]

существуют оценки масс "голов" этих "комет" - порядка земной массы. в helix преобладают объекты массой от 0.01 до 10 земных масс

вообще говоря сложно себе представить такие облака без ядра - все-таки из облака оорта к нам прилетают кометы, а не пустые облачки

Типовым объектом "облака" сегодня считается Седна. Это тело класса, близкого к Плутону по параметрам. То есть облако состоит из вот таких объектов. Находятся ли в нём ядра комет в свободном виде, или кометы - это результат столкновений более крупных тел - сложно сказать.  В аналогичных зонах других, более массивных, чем наша, экзопланетных систем открыты и планеты-гиганты, и коричневые карлики. Но у нас, вроде, такого окружения нет. Предполагаются только всевозможные карликовые планеты и системы из них.

[flying spagetti monster]

интересно и сколько в радиусе 1 сг от нас плавает планет массой порядка земной...

[bob]

интересно и сколько в радиусе 1 сг от нас плавает планет массой порядка земной...

Один из самых сложных вопросов современной науки. О планетарах известно достоверно только то, что они есть. И больше ничего.

[flying spagetti monster]

эх, нужна какая-нибудь гравиметрия
точнее способ удаленного определения распределения масс