Meziplanetární závod o studium mezihvězdné komety 3I/ATLAS

Když Kometa 3I/ATLAS zařval do Sluneční soustavy letos v létě a zahájil vědecký pokus o studium toho, co astronomové rychle dokázali určit, že je teprve třetím známým mezihvězdným objektem, který prolétl naším nebeským sousedstvím.

A tato věda se rychle stala meziplanetární. Začátkem října, pouhé tři měsíce poté astronomové poprvé spatřili kometu 3I/ATLASKosmická loď NASA a Evropské vesmírné agentury (ESA) operující na Marsu obrátila svůj pohled na vetřelce. V nadcházejících dnech a týdnech budou následovat mise směřující k Jupiteru.

Jde o pátrání po vnitřní sluneční soustavě, vše podnícené nadšením vědců pro vzácnou detekci mezihvězdného objektu. „Každá z nich byla zvláštní a vzácná a každý odhodí všechno, aby se na ně podíval,“ říká Karen Meech, planetární astronomka z University of Hawaii. A v době, kdy vědci ještě nejsou schopni zahájit specializovanou misi, která by tyto podivné návštěvníky chytila, je další nejlepší věcí nábor kosmických lodí, které již zkoumají sluneční soustavu. „Máte jakousi misi zdarma,“ říká Meech.

O podpoře vědecké žurnalistiky

Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceňované žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a nápadech, které formují náš dnešní svět.

Seznamte se s Comet 3I/ATLAS

Samotný název Comet 3I/ATLAS prozrazuje základy jejího příběhu. Jedná se o kometu a třetí objekt, který prošel naší sluneční soustavou, u kterého se vědcům podařilo potvrdit, že pochází z jiné hvězdy. Poprvé byl detekován 1. července průzkumným dalekohledem Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System (ATLAS) v Rio Hurtado v Chile.

Astronomové rychle zjistili, že kometa 3I/ATLAS se řítí vesmírem rychlostí neuvěřitelných 137 000 mil za hodinu a že její trajektorie načrtává spíše hyperbolu než elipsu – oba signály, že přišla mimo naši sluneční soustavu. Jako třetí známý mezihvězdný objekt, 3I/ATLAS se připojuje k řadám 1I/’Oumuamua, objevené v roce 2017, a kometa 2I/Borisov, objevené v roce 2019.

„Nyní máme tři mezihvězdné návštěvníky,“ říká Quanzhi Ye, planetární astronom z University of Maryland a Boston University. „A vypadá to, že každý z nich má jiný příběh.“

Vědci, kteří se snaží porozumět těmto vzácným objektům, je porovnávají mezi sebou a se 4 000 všednějšími komety, které strávily celou svou existenci v naší vlastní sluneční soustavě. Někdy vypadají mezihvězdné komety povědomě; někdy ne. Z vědeckého hlediska jde o oboustranně výhodnou situaci. „Vidět rozdíly od normálních komet v naší sluneční soustavě je opravdu zajímavé,“ říká Meech. „Vidět, že jsou v podstatě všichni stejní, je také zajímavé, protože nám to dává jistotu, že proces stavby planet je všude stejný.“

Od objevení komety 3I/ATLAS se astronomové usilovně snažili najít vodítka k příběhu objektu. Během několika týdnů vědci také získali dostatečně dobrý snímek objektu, aby potvrdili, že jde o kometu, ledové těleso, jehož materiál se slunečním teplem promění v mrak páry, čímž vznikne rozmazané halo, které vědci nazývají koma.

Následná pozorování ukázala, že kóma je plná oxidu uhličitého. Je to zajímavé zjištění, protože zmrzlý oxid uhličitý, který známe jako suchý led, se při poměrně nízkých teplotách mění v plyn. Vidět tak značné množství oxidu uhličitého na 3I/ATLAS znamená, že se objekt musel zformovat někde v chladu, a tedy dost daleko od své hvězdy, říká Darryl Seligman, planetární vědec z Michigan State University.

„To vám potenciálně říká, že tvorba komet je v jiných slunečních soustavách velmi odlišná a že tyto mezihvězdné komety jsou zcela odlišným typem komet než ty ve sluneční soustavě,“ říká.

Nejlepší čas na pozorování je pořád

Když astronomové počátkem července poprvé zahlédli 3I/ATLAS, byl objekt více než 400 milionů mil daleko od Slunce, právě na oběžné dráze Jupiteru. Ale pro mezihvězdné objekty jde život docela rychle. 29. října, když dosáhla perihélia – bodu na své trajektorii, kdy byla nejblíže Slunci – byla od naší hvězdy vzdálena více než 125 milionů mil, což je opět téměř polovina orbitální vzdálenosti Země.

„Komety jsou dynamické malé světy, protože naprostá vzdálenost mezi nimi a Sluncem se neustále mění,“ říká Seligman. Pro mezihvězdné komety to platí ještě více. „Je to jako… všechno je na dálnici nebo tak něco,“ říká o těchto chmurných objektech.

Základem vědy o kometách je pozorovat jas objektu, jak se mění jeho vzdálenost od Slunce, protože to způsobuje změnu teploty komety. Jak se kometa otepluje, nové příchutě ledu se mohou změnit na plyn, což způsobí náhlé zvýšení jasu nebo výbuchy.

„Jednou z nejzajímavějších částí kometární vědy je, že nevíte, co udělá příští den nebo týden,“ říká Ye.

Sledováním jasnosti komety, když se blíží ke Slunci, mohou vědci odvodit, jaké typy ledu kometa drží. Jemnosti procesu mohou nabídnout ještě podrobnější pohled. Například se zdá, že všechen ten zmrzlý oxid uhličitý na 3I/ATLAS se nezačal přeměňovat na plyn, jakmile vědci očekávali, říká Meech – což naznačuje, že suchý led byl pohřben pod povrchem komety, potenciálně předchozími výkyvy kolem hvězdy.

Perihelion přináší jakékoli kometě její nejprudší teplotní změny, díky čemuž jsou dny kolem této události jedny z nejzajímavějších pro pozorování takové kosmické sněhové koule. „Pozorování přímo v blízkosti perihélia, kdy je nejtepleji a nejvíce slunečního svitu, je ta největší rána,“ říká Seligman. Ale pro 3I/ATLAS je tu jen jeden problém: momentálně je na druhé straně Slunce, kde ho pozemské přístroje nevidí.

Kosmická loď Ahoj

Ale oči lidstva ve sluneční soustavě již nejsou přilepené na Zemi, což nabízí vědcům lákavou příležitost udržet zrak na 3I/ATLAS. „Pokud můžete získat informace z cíle v době, kdy to nemůže udělat nic na zemi, protože je za sluncem, pak máte nové informace, které byste nemohli získat jiným způsobem,“ říká Meech.

To je důvod, proč se vědci po objevu 3I/ATLAS vrhli na koordinaci meziplanetární pozorovací kampaně. NASA uvedla, že řada planetárních vědeckých misí se pokusí pozorovat kometu 3I/ATLAS: The Perseverance and Curiosity Mars rovery, Mars Reconnaissance Orbiter, the Europa Clipper mise směřující k ledovému měsíci Jupiteru a asteroidům Lucy a Psyche. Účastní se také solární mise, včetně sondy Parker Solar Probe, nedávno spuštěné mise Polarimeter pro sjednocení korony a heliosféry (PUNCH) a Solar and Heliospheric Observatory (SOHO), kterou NASA provozuje s ESA. A mise ESA, které jsou na Marsu nebo směřují k Jupiteru, to dělají také.

Navzdory nadšení vědců není ulovit mezihvězdnou kometu meziplanetární kosmickou lodí snadný úkol. „Na těchto vesmírných misích je každý jednotlivý přístroj technickým dílem určeným pro vzorkování a měření, když jste k něčemu opravdu blízko,“ říká Seligman. Kooptovat tyto jemně vyladěné nástroje, aby dělaly něco, co je zcela mimo jejich zadání, je odvážný krok. „Je to jako jezdit do práce v Lamborghini nebo tak,“ říká.

Vědci z mise však nemají rádi víc než výzvu – a tak začátkem října, když se kometa 3I/ATLAS nejblíže přiblížila k Marsu, byly kosmické lodě připraveny. ESA již snímky sdílela zachycený jeho orbiterem ExoMars, který ukazuje, jak se kometa pohybuje přes její pohled asi 29 milionů mil daleko. Vědci ESA se stále snaží najít známky komety v datech z její orbitální dráhy Mars Express.

NASA se mezitím odmlčela. Jen několik dní předtím, než se 3I/ATLAS nejblíže přiblížila k Marsu federální vládě došly financea NASA, stejně jako všechny agentury, zastavila jakoukoli práci, která nebyla považována za kritickou. Toto označení obvykle zahrnuje úkoly potřebné k udržení provozních misí v pořádku, jako je základní komunikace a odstraňování problémů, ale nikoli analýza a distribuce obrazu.

Navzdory americkému federálnímu zastavení mají vědci přímý přístup k některým údajům, které mise shromažďují, a první náznaky naznačují, že spěch se studiem komety 3I/ATLAS se vyplácí. Dne 28. října badatelé zveřejnil předtiskový papír na základě dat shromážděných teprve před čtyřmi dny z kosmické lodi, která zahrnovala meteorologickou družici GOES-19 pro pozorování Země a sondu SOHO a STEREO-A pro pozorování Slunce. Tato data naznačují, že kometa v září a říjnu prudce zjasnila, argumentovali vědci – což je lákavá možnost.

Nyní začíná nová várka pozorování kosmických lodí. Dne 2. listopadu obrátí mise ESA Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) svůj pohled na 3I/ATLAS, přičemž pozorování pokračují po celý měsíc a sledují kometu, jak se ochlazuje po jejím zhoupnutí sluncem.

Nejúžasnější příležitost

Ale kosmická loď Europa Clipper NASA – podobná mise šitá na míru, aby rozluštila záhady nejledovějšího a nejvzrušivějšího měsíce Jupitera – čelí snad nejúžasnější příležitosti ze všech. To proto, že podle nedávného předtisku vědci určili, že mezi 30. říjnem a 6. listopadem sonda může proletět přímo iontovým ohonem komety 3I/ATLAS.

Co přesně ze zarovnání vzejde, není jasné, vzhledem k pokračujícímu odstavení vlády a určitě nebudeme vědět, jaká pozorování Europa Clipper dokázala udělat, dokud neskončí patová situace a NASA neobnoví normální komunikaci. Ale naděje jsou velké, že se týmu mise podařilo zajistit pozorování v případě, že by zachytil iontový ohon komety.

Během průletu komety kolem naší hvězdy může vytvořit dva různé ohony. Prachový ohon vždy následuje tělo komety a obsahuje nenabitý materiál, který se objektem uvolňuje, zatímco iontový ohon vždy směřuje od Slunce, protože se tvoří, když nabité částice proudící ze Slunce ve slunečním větru interagují s plynem obklopujícím kometu.

To dělá z iontového ohonu mezihvězdné komety zmítající se oblast, produkt ledu z cizího hvězdného systému, který se setkává s vlivem našeho Slunce. Vědci přesně nevědí, co se Europa Clipper může naučit, pokud skutečně zachytí iontový ohon 3I/ATLAS, protože nikdy předtím taková pozorování neprováděli.

„Bez předchozích příkladů setkání s mezihvězdnými kometami je těžké říci, co z toho budeme mít,“ napsal Sam Grant, astrofyzik z Finského meteorologického institutu a spoluautor předtištěného dokumentu, který identifikoval příležitost Europa Clipper, v e-mailu na adresu Scientific American.

Ale vědcům stojí za to využít jakýkoli pokus chytit mezihvězdnou kometu. „Máte kus jiného hvězdného systému, který je dostatečně blízko domova, takže ho můžeme skutečně podrobně studovat,“ říká Meech.

Další hlášení od Lee Billings.