Ученые разрабатывают методологию расчета соотношения пыли и газа в комах и хвостах комет. Это позволит лучше узнать историю Солнечной системы и ее развития. Также поведает о процессах, которые участвовали на разных этапах всеобщей эволюции.
Одна из фундаментальных проблем современной астрофизики заключается в оценке отражательной способности частиц космической пыли и их способности рассеивать звездный свет. Для этого исследователи используют оптические характеристики пылевых частиц в комах и хвостах комет. Разрабатываемая методология основана на эффекте Умова – обратная корреляция между отражательной способностью тела и степенью линейной поляризации рассеянного им света. Чем ярче объект, тем ниже его поляризация. Это соотношение впервые в 1905 году сформулировал российский физик Николай Умов.
Эффект Умова ранее изучался только для поверхностей, вроде лунного реголита или астероидов. Объяснение, данное в 1960-х и 1970-х гг., исключило применение к отдельным пылевым частицам, составляющим реголит. Но команда решила, что эффект Умова почти одинаково применим как к отдельным частицам, так и к поверхностям в целом.
Ранее исследователи пришли к выводу, что эффект Умова сохраняется в однородном разрешенном облаке космической пыли. Возникло предположение, что этот физический эффект можно применить и к облакам, характерным для комы и хвостов комет, представленных двумя типами пылевых частиц. Ожидается также, что эффект Умова будет наблюдаться в трехкомпонентных облаках космической пыли, что характерно для протопланетных дисков.
Изучая степень линейной поляризации, приобретаемой солнечным светом, когда он рассеивается кометными пылевыми частицами, ученые способны предоставить надежную оценку альбедо частиц (отражательная способность). Эта характеристика важна для вывода общего объема пыли, вытесненного из кометы. Последний параметр позволяет улучшить существующие методы оценки объемного отношения пыли к газу в кометных комах. Это одна из важнейших характеристик кометной эволюции, способная указывать на место в Солнечной системе, где сформировалась комета.
Определить объем пыли в комете намного сложнее, чем газа. При измерении солнечного света, отраженного комой, нужно понять количество пылевых частиц, способствующих рассеянию. Но разные частицы отличаются в поведении, и разница отражательной способности темных и ярких частиц в кометах может превышать отметку в 10 раз. Подобная проблема возникает и в других астрофизических областях, вроде оценки объемов материи в протопланетных дисках вокруг чужих звезд.
В дальнейшем предстоит еще многое обнаружить. Для достижения прорыва потребуется сотрудничество между группами астрофизиков со всего мира. Методология анализа, основанная на эффекте Умова, позволит разобраться в процессах формирования и эволюции других планетных систем, а также Солнечной системы.