Kometa 3I/ATLAS. Międzygwiezdny gość ponownie przetnie orbitę Ziemi

Pod koniec października kometa 3I/ATLAS – trzeci znany obiekt, który przybył spoza naszego Układu Słonecznego – minęła Słońce w punkcie największego zbliżenia. W grudniu ponownie przetnie orbitę Ziemi, lecz pozostanie daleko od naszej planety , w odległości około 270 mln kilometrów. Obserwują ją teleskopy i sondy z całego świata. Co już o niej wiemy i dlaczego budzi tyle emocji?

3I/ATLAS to trzeci obiekt pochodzący z innego układu planetarnego, jaki udało się zaobserwować w Układzie Słonecznym. Wcześniej astronomowie odkryli 1I/ʻOumuamua (2017) i 2I/Borisow (2019). W przeciwieństwie do nich 3I/ATLAS jest klasyczną kometą, czyli kulą lodu, pyłu i gazu, która paruje w miarę zbliżania się do Słońca.

Została odkryta 1 lipca w ramach programu ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System), finansowanego przez NASA. Jej orbita jest hiperboliczna, co oznacza, że nie krąży wokół Słońca, lecz jedynie przelatuje w jego pobliżu i już nigdy tu nie wróci. Pod koniec października 3I/ATLAS osiągnęła peryhelium, czyli punkt największego zbliżenia do Słońca, przechodząc wewnątrz orbity Marsa. 19 grudnia przetnie orbitę Ziemi, ale pozostanie w odległości około 270 mln kilometrów (prawie dwa razy dalej niż Słońce). Nie zobaczymy jej więc gołym okiem, lecz dla naukowców i tak pozostaje bezcennym obiektem badań.

Według danych NASA 3I/ATLAS porusza się z prędkością ponad 210 tys. kilometrów na godzinę, co odpowiada prędkości ucieczki z Układu Słonecznego. Jej trajektorię można śledzić w czasie rzeczywistym w serwisach takich jak NASA Eyes czy The Sky Live.

Jak wygląda 3I/ATLAS

W lipcu Teleskop Hubble’a sfotografował kometę jako jasny obiekt z charakterystyczną otoczką pyłu. NASA szacuje, że jej jądro – czyli zamarznięty, stały fragment – ma mniej niż sześć kilometrów średnicy, a być może zaledwie kilkaset metrów. Wokół jądra rozciąga się koma, czyli obłok gazu i pyłu powstający w wyniku ogrzewania i parowania lodu.

Z obserwacji wynika, że w skład komy wchodzi dużo dwutlenku węgla i znacznie mniej pary wodnej niż w typowych kometach z naszego układu. To sugeruje, że 3I/ATLAS powstała w bardzo zimnym regionie swojego macierzystego systemu, gdzie woda zamarzała, a lód dwutlenku węgla pozostawał stabilny.

Na wielu zdjęciach kometa świeci na zielono, co wywołało falę sensacyjnych doniesień, jakoby „zmieniała kolor”. W rzeczywistości ta barwa ma proste fizyczne wyjaśnienie. Astronom Qicheng Zhang z Lowell Observatory w Arizonie wyjaśnia, że ten odcień pochodzi od cząsteczek dwuatomowego węgla, powstających, gdy promieniowanie ultrafioletowe rozbija większe związki organiczne w gazowej otoczce komety. Te maleńkie fragmenty świecą zielonym światłem – podobnie jak neon w reklamach. Zhang podkreśla, że nie ma żadnych dowodów na faktyczną zmianę koloru komety. „Nie obserwujemy zmian barwy komy – gazowa otoczka po prostu stała się jaśniejsza i bardziej widoczna” – mówi naukowiec.

Niektóre zdjęcia pokazują, że warkocz komety – strumień gazu i pyłu wydmuchiwany przez wiatr słoneczny – jest słabo widoczny. To jednak złudzenie wynikające z perspektywy: obecnie oglądamy go niemal dokładnie od czoła, więc zlewa się z jasną głową komety.

Zaskakujące rozjaśnienie

Podczas przelotu w pobliżu Słońca kometa rozjaśniła się znacznie szybciej, niż przewidywano. Dane z sond STEREO i SOHO, które obserwują Słońce, pokazują, że jej jasność wzrosła kilkukrotnie w ciągu kilku dni. To tempo jest wyższe niż w przypadku komet pochodzących z tzw. obłoku Oorta – odległego rezerwuaru lodowych ciał w naszym układzie.

Naukowcy nie są pewni, co spowodowało ten efekt. Jedna z hipotez zakłada, że dominującą rolę odegrała sublimacja, czyli bezpośrednie przejście lodu w gaz. Dwutlenek węgla, odparowując, silnie chłodzi powierzchnię, opóźniając uwalnianie pary wodnej. Inna możliwość to pęknięcie napromienionej skorupy, które odsłoniło świeże warstwy lodu.

Według wstępnych analiz z Teleskopu Jamesa Webba kometa może być pokryta tzw. skorupą radiacyjną – warstwą przetworzonego lodu, który przez miliardy lat był bombardowany promieniowaniem kosmicznym. W takim przypadku widzimy głównie produkty tej obróbki, a nie oryginalny materiał z innego układu planetarnego.

Teleskopy i sondy w akcji

3I/ATLAS jest jak laboratorium dla astronomów. Jej przelot śledzą nie tylko obserwatoria naziemne, lecz także sondy krążące wokół Marsa i Słońca.

Chińska sonda Tianwen-1, działająca na orbicie Marsa, sfotografowała kometę 3 października z odległości 29 mln kilometrów – to jedno z najbliższych ujęć obiektu międzygwiezdnego w historii. W obserwacjach uczestniczą również: Mars Reconnaissance Orbiter, łaziki Perseverance i Curiosity, sonda Parker Solar Probe badająca atmosferę Słońca oraz europejska misja JUICE, zmierzająca do Jowisza.

Wszystkie te instrumenty dostarczają danych z różnych długości fal – od ultrafioletu po podczerwień – i z różnych kierunków, co pozwala śledzić zmiany aktywności komety niemal w czasie rzeczywistym.

Każdy z trzech międzygwiezdnych przybyszów – ʻOumuamua, Borisow i ATLAS – przynosi nowe wskazówki o tym, jak powstają układy planetarne. ʻOumuamua okazała się skalistym ciałem bez gazowej otoczki. Borisow przypominał typową kometę z obłoku Oorta. ATLAS natomiast wydaje się wyjątkowo bogata w dwutlenek węgla i mogła przez miliardy lat przemierzać przestrzeń międzygwiezdną, wystawiona na działanie promieniowania kosmicznego.

Franck Marchis z Instytutu SETI podkreśla, że każda taka obserwacja to „ćwiczenie przed kolejną wizytą”. Dane z 3I/ATLAS pomogą przygotować przyszłe misje m.in. europejską Comet Interceptor, która ma przechwycić i zbadać następny międzygwiezdny obiekt.

• Nauki ścisłe i nauki o Ziemi