Kosmiczny gość, który zjawia się raz na 50 tysięcy lat

Pora wyprasować koszulę i wygrzebać z dna szafy jakiś sensowny krawat. Już niebawem na ziemskim nieboskłonie zamelduje się kometa. I to taka, która nie odwiedzała tej części Układu Słonecznego od czasów schyłkowego paleolitu.

Między Słońcem a gwiazdami jest tak wielka przestrzeń, że jest dość miejsca, aby kometa krążyła, chociażby okres jej obiegu był ogromnie długi.

Edmond Halley

Wszyscy kojarzą obiekt 1P/Halley, znany szerzej pod nazwą komety Halleya. Ta 10-kilometrowa kulka lodu śmiga po eliptycznej orbicie, cyklicznie zbliżając się do Słońca, a następnie uciekając aż za orbitę Neptuna. Pokonanie całej drogi zajmuje jej około 75 lat i przy każdym przelocie daje niezłe show, nadymając się i wypuszczając gazowo-pyłowy warkocz o długości 20 milionów (!) kilometrów. To część jej uroku: nawiedza Ziemię na tyle rzadko, aby zawsze wzbudzać ciekawość, a zarazem dość często, aby przeciętny człowiek mógł ujrzeć jej wdzięki na własne oczy raz w życiu[1].

Jednak poza tym 1P/Halley nie wyróżnia się specjalnie na tle innych komet. Nie jest największa (jądro komety Bernardinelli-Bernstein było dziesięć razy większe), ani najjaśniejsza, a jej odwiedziny – w kosmicznej skali czasu – wypadają całkiem często. Na tyle, że astronomowie zaliczają kometę Halleya do grona komet krótkookresowych, czyli takich, które zapuszczają się do centrum Układu Słonecznego co najmniej raz na dwieście lat. To daje do myślenia, bo jak w takim razie muszą wyglądać orbity komet długookresowych?

Tak w przybliżeniu wygląda ruch komety Halleya, która średnio co 75 lat wpada do centrum Układu Słonecznego, po czym ucieka za orbitę Neptuna. To typowa kometa krótkookresowa.

Doskonały przykład stanowi kometa C/2022 E3 (ZTF), która właśnie dopiero co minęła punkt swojego peryhelium i już na początku lutego minie Ziemię. Obiekt został odkryty w ubiegłym roku na zdjęciach wykonanych przez szerokokątny aparat Zwicky Transient Facility (stąd literki ZTF w nazwie), używany przez kalifornijskie Obserwatorium Palomar. Co prawda, zbliżający się przelot nie będzie równie widowiskowy co odwiedziny C/2020 F3 (NEOWISE) latem 2020, ale istnieje spora szansa, że kometa pokaże się również obserwatorom pozbawionym specjalnego sprzętu[2].

Gdyby jednak niebo zasłoniły chmury albo C/2022 E3 (ZTF) postanowiła niespodziewanie przygasnąć – na następną okazję do obserwacji przyszłoby nam czekać… 50 tysięcy lat.

Orbita komety długookresowej
Przykładowa orbita komety długookresowej.

Znając okresy orbitalne różnych planet, planetoid, planet karłowatych czy wspomnianej komety Halleya, 50 000 lat brzmi wręcz absurdalnie. Ostatnim razem, kiedy C/2022 E3 (ZTF) odwiedzała naszą okolicę, przedstawiciele Homo sapiens dopiero rozgaszczali się w Europie, którą wciąż zasiedlali neandertalczycy. Od tamtego momentu Neptun zdołał okrążyć Słońce trzysta razy, Pluton dwieście, a (90377) Sedna – jedna z najbardziej oddalonych zidentyfikowanych dotąd planetoid – przynajmniej cztery. Wymiękają tu nawet inne długookresowe komety, jakie gościły na ziemskim nieboskłonie w ostatnich latach. 153P/Ikeya-Zhang (z 2002 roku) obiega naszą gwiazdę w 366 lat, C/2011 W3 (kometa Lovejoya z 2011 roku) w 697 lat, a C/1995 O1 (kometa Hale’a-Boppa czyli Wielka Kometa roku 1997) w niecałe 2,5 tys. lat.

Nie oznacza to bynajmniej, że C/2022 E3 (ZTF) jest unikatowa. Przeciwnie, to raczej 1P/Halley i inne komety o krótkich lub średnich okresach orbitalnych stanowią wyjątek od reguły. Astronomowie zdołali zidentyfikować ciała poruszające się po tak niedorzecznie rozciągniętych orbitach, że ich pokonanie trwa już nawet nie tysiące, a miliony lat. Do bezwzględnych rekordzistów należą tzw. komety prawie paraboliczne[3], jak C/2017 AB, C/2012 CH czy C/2012 S4, które zapuszczają się do wnętrza Układu[4] kolejno, co 37, co 52 i wreszcie co 126 milionów lat.

Powstaje niebłahe pytanie, jaki jest rodowód tych drobnych, kosmicznych kostek lodu?

Kiedyś uważano, że komety długookresowe to goście z przestrzeni międzygwiezdnej, trochę jak zauważony w 2017 roku obiekt 1I/Oumuamua. Z czasem odkryto ich jednak na tyle dużo, że prawdopodobniejsze stało się założenie, że to stali lokatorzy Układu Słonecznego. Takie przypuszczenie wysunął już przed drugą wojną światową estoński astronom Ernst Öpik, co później twórczo rozwinął sławniejszy Holender Jan Hendrik Oort. Zdaniem tych badaczy, bardzo, bardzo daleko stąd – za górami, lasami, orbitą Neptuna i pasem Kuipera – Układ Słoneczny musi okalać przepastna sfera złożona niezliczonych okruchów skał i lodu. Według wizji Oorta otoczka ta sięga od setek miliardów do kilku bilionów kilometrów od Słońca. (Żeby uzmysłowić skalę w jakiej się poruszamy, przypomnę, że wystrzelony w 1977 roku Voyager 1 – najbardziej oddalona od Ziemi sonda – przemierzył do tego momentu raptem 23 miliardy kilometrów). Oczywiście ciała składające się na obłok Öpika-Oorta są stosunkowo małe i ciemne, więc z takiego dystansu pozostają praktycznie niedostrzegalne dla naszych teleskopów. Dają o sobie znać tylko czasem, kiedy coś wytrąci je z równowagi na tyle, aby zboczyły z kursu i wpadły z wizytą w okolice planet. Dopiero wtedy ich lodowe serca ogrzane promieniami Słońca zaczynają parować, ujawniając kometarne oblicze.

Obłok Oorta
Obłok Öpika-Oorta, domniemany magazyn komet długookresowych.

Możliwe jest również, że przynajmniej część komet długookresowych pochodzi z “naszej” części Układu Słonecznego, ale w dalekiej przeszłości zostały wygnane na peryferia przez gazowe olbrzymy. Wystarczy, żeby taki okruch przeleciał pod odpowiednim kątem obok Jowisza, aby mocarna asysta grawitacyjna planety wystrzeliła go jak z procy. Pewną wskazówkę stanowi przypadek obiektu (2060) 95P/Chejron – niedużego ciała zawieszonego pomiędzy Saturnem i Uranem. Już sama nazwa jest osobliwa, ponieważ każe ona kwalifikować Chejrona zarówno jako planetoidę (o numerze 2060) oraz kometę 95P. Wszystko dlatego, że obiekt wpisany początkowo na listę planetoid, w pewnym momencie wyraźnie zwiększył swoją jasność, roztaczając wokół siebie lekką gazową mgiełkę. Jeżeli był to nieśmiały objaw aktywności kometarnej, to Chejron stanowi rodzaj nieudanej, czy może raczej ocalałej komety, której dogodna orbita zapewniła azyl przed przymusowym przesiedleniem.

Kometa C/2022 E3
Kometa C/2022 E3 (ZTF) i jej blada zielonkawa poświata, widziana przez amatorski teleskop 4 stycznia (fot. Stuart Atkinson).

C/2022 E3 (ZTF) może być z kolei przykładem obiektu, który nie miał tyle szczęścia i podobnie do wielu innych komet, został niegdyś brutalnie wykopany z miejsca swojego pochodzenia. W takim przypadku, aktualny przelot to jedynie przepustka na krótkie odwiedziny w domu, po wyczerpaniu której nastąpi okres kolejnych 50 tysięcy lat kosmicznej poniewierki. Dobra, kończę, bo zrobiło się jakoś melancholijnie.

Swoją drogą, ciekawe, czy następnym razem również będzie miał ją kto obserwować?
Literatura uzupełniająca:
H. McSween, Od gwiezdnego pyłu do planet. Geologiczna podróż przez Układ Słoneczny, przeł. A. Pilski, Warszawa 1996;
J. Chambers, J. Mitton, Od pyłu do życia. Pochodzenie i ewolucja Układu Słonecznego, przeł. B. Kenig, s. Warszawa 2018;
N. deGrasse Tyson, D. Goldsmith, Wielki początek. 14 miliardów lat kosmicznej ewolucji, przeł. P. Rączka, Warszawa 2004;
I. O’Neill, Massive, Long-Period Comets Are Way More Common Than We Thought, [online: astroengine.com/2017/07/25/massive-long-period-comets-are-way-more-common-than-we-thought/];
Comet 2022 E3 (ZTF), [online: https://science.nasa.gov/comet-2022-e3-ztf].
[+]
Filozofia to nie nauka, filozof to nie naukowiec Fizyk jądrowy, który uśmiercił dinozaury – Luis Alvarez 7 terminologicznych pomyłek, które popełniamy