Ученые МГУ с помощью орбитального детектора исследовали «тонкую структуру» ультрафиолетового свечения метеора. Команда использовала высокочувствительный детектор TUS, который создали в НИИ ядерной физики МГУ. Исследование является важным этапом в реализации текущих и будущих масштабных орбитальных проектов.
Кривая свечения метеора является результатом сложного эмиссионного процесса, который обусловлен взаимодействием метеороида (объекта, который по размеру меньше астероида, но больше атома) с атмосферой Земли. Пиковая яркость метеора варьируется в зависимости от начальной массы, плотности и скорости метеороида. Морфология кривой свечения меняется также в зависимости от типа родительского метеороида. Для высокоскоростных метеоров характерна вспышка в конечной точке из-за внезапной фрагментации и/или изменения физических обстоятельств с усилением испарения или ионизации. Пылевые метеороиды могут создавать множество форм кривой свечения, таких как остроконечные, симметричные, плоские и т.д.
Детектор TUS (Tracking Ultraviolet Set-up на борту спутника «Ломоносов»), который проработал на околоземной орбите c сентября 2016 года по декабрь 2017 года, выполнил несколько сеансов регистрации сигнала в режиме с временным разрешением 6,6 мс с целью изучения УФ-метеоров и грозовой активности. Высокая чувствительность, обусловленная большой площадью оптической системы телескопа, наряду с построением изображения трека на 256 каналах фотоприемника и наблюдением «из космоса» (над облаками) позволила исследовать «тонкую структуру» кривой свечения метеора. Ученые из Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына (НИИЯФ) МГУ совместно с мексиканскими коллегами из университета Пуэбло проанализировали в своей работе 13 зарегистрированных событий типа метеор.
Исследователи провели реконструкцию направлений прихода и светимости этих метеоров с учетом сильно неравномерного распределения чувствительностей каналов фотоприемника и существенных оптических аберрациях телескопа. Для четырех событий удалось идентифицировать вероятные метеорные потоки, которым они принадлежат. Сам орбитальный детектор TUS является отечественной разработкой — его создали в НИИЯФ МГУ.
Один из авторов работы, научный сотрудник лаборатории космических лучей предельно-высоких энергий отдела космических наук НИИЯФ МГУ Сергей Шаракин, говорит следующее: «Несмотря на удаленность регистрируемых с орбиты явлений, высочайшая чувствительность орбитальных телескопов (углепластиковое зеркало TUS имело площадь примерно 2 кв.м) наряду с использованием фотоэлектронных умножителей, фактически «превращает» их в самую настоящую многофункциональную гео- и астрофизическую обсерваторию».
Ученый добавляет, что такой прибор позволяет исследовать, с одной стороны, подобные «мгновенные» события как треки широких атмосферных ливней, образующихся при попадании в атмосферу Земли космических лучей предельно высоких энергий и регистрируемых с временным разрешением порядка 1 мкс, а с другой — «миллисекундные» треки метеоров, космического мусора и сложные пространственно-временные паттерны различного рода транзиентных световых явлений (эльфов, спрайтов, голубых струй, и т. п.).
По мнению исследователей, данную работу следует рассматривать в контексте других существующих и планируемых орбитальных проектов с высокочувствительными УФ-телескопами. Один из них прямо сейчас работает на борту МКС – это широкоугольный линзовый телескоп Mini-EUSO (Bacholle et al., 2021), который в режиме непрерывного мониторинга с разрешением 40 мс зарегистрировал уже несколько тысяч событий типа УФ-метеор. Значительное повышение чувствительности телескопа и временного разрешения орбитального телескопа планируется в рамках будущих космических миссий K-EUSO (Климов и др., 2022) и POEMMA (Olinto et al., 2021).
