FEFU-forskare utvecklar en metod för att beräkna förhållandet mellan damm och gas i koma och svansar av kometer. Detta kommer att avslöja mer om solsystemets historia och dess utveckling, samt att förstå de processer som deltog på olika stadier av universell evolution.

Ett team av forskare från Far Eastern Federal University (FEFU) under överinseende av astrofysikern Evgenij Zubko, Ph.D., en ledande forskare vid skolan för naturvetenskap vid FEFU, försöker lösa ett grundläggande problem inom modern astrofysik – att bedöma reflektionsförmågan hos kosmiska dammpartiklar och deras förmåga att sprida stjärnljus. Att göra så, forskarna studerar de optiska egenskaperna hos dammpartiklar i kometer och svansar på kometer.

Metodiken under utveckling är baserad på Umov-effekten - en omvänd korrelation mellan en kropps reflektivitet och graden av linjär polarisering av ljus som sprids av den. Ju ljusare ett föremål, desto lägre är polariseringen. Detta förhållande formulerades första gången av den ryske fysikern Nikolay Umov 1905.

Enligt Evgenij Zubko, Umov-effekten studerades tidigare endast för ytor, såsom månregoliten och asteroidernas ytor. Förklaringen till denna effekt, ges på 1960- och 1970-talen, uteslöt dess tillämpning på de individuella dammpartiklar som utgör regoliten. Dock, teamet drog slutsatsen att Umov-effekten är nästan lika tillämplig på enskilda partiklar och ytor i allmänhet.

Tidigare, forskarna drog slutsatsen att Umov-effekten håller i ett homogent gles moln av rymddamm. I artikeln som publicerades den 11 juli, 2018 tryckta nummer av Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , forskarna föreslog att denna fysiska effekt även skulle kunna tillämpas på moln som är karakteristiska för koma och svansar av kometer som består av två typer av dammpartiklar. Umov-effekten förväntas också observeras i trekomponentmoln av kosmiskt stoft som är typiska för protoplanetära skivor.

Genom att studera graden av linjär polarisation som förvärvas av solljus när det sprids av kometdammpartiklar, forskare kan ge en tillförlitlig uppskattning av partiklarnas albedo eller reflektivitet. Denna egenskap är extremt viktig för att få tillbaka den totala volymen damm som drivs ut från en komet. Den senare parametern gör det möjligt för forskarna att förbättra de befintliga metoderna för uppskattning av damm-till-gas-volymförhållandet i kometkoma. Detta är en av de viktigaste kännetecknen för kometevolutionen, t.ex. det kunde indikera platsen i solsystemet där kometen bildades.

"Att känna till förhållandet mellan volymerna av utstött damm och gas, vi kan bättre förstå de evolutionära stadier som har passerat olika kometer och omständigheterna vid solsystembildningen. Dock, medan det är lätt att beräkna volymen gas i en komet, när det gäller dammpartiklar, det här är mycket mer komplicerat, "sa Evgenij Zubko." När vi mäter solljuset som reflekteras av koma, vi måste förstå antalet dammpartiklar som bidrar till ljusspridning. Deras albedo eller reflektivitet är nyckeldata vi behöver för att besvara denna fråga. Dock, olika dammpartiklar beter sig också olika, och skillnaden i reflektionsförmågan hos mörka och ljusa partiklar i kometer kan överstiga 10 gånger. Detta är en vanlig fråga nuförtiden, som också uppstår inom andra områden av astrofysik, till exempel utvärderingen av materiavolymer i protoplanetära skivor runt andra stjärnor. Vi strävar efter att förstå värdet av detta albedo och använder ytterligare metoder för att göra det – i synnerhet, polarimetri för att mäta graden av linjär polarisering och, på så sätt hämta reflektionsförmågan hos kometdammpartiklar baserat på Umov-effekten."

Det finns fortfarande mycket att upptäcka under detta arbete. "Vi jagar bokstavligen ett spöke, " säger vetenskapsmannen. Han påpekade också att för att uppnå ett genombrott inom detta område av studier krävs samarbete mellan grupper av astrofysiker från olika delar av världen.

Analysmetoden baserad på Umov-effekten kan också fungera som en nyckel för att förstå processerna för bildning och utveckling av andra planetsystem, och därför solsystemet, också. Enligt Evgenij Zubko, värdet av Umov -effekten för vetenskapen i allmänhet är lika högt som vikten av den spektralanalysmetod som utvecklats av Gustav Kirchhoff. Medan spektralanalys avslöjar den kemiska sammansättningen av avlägsna kroppar baserat på ljuset som reflekteras från dem, Umov-effekten kan avslöja deras storlek.