Nadlatuje kometa ATLAS - będzie kosmiczny show, czy z dużej chmury mały deszcz

Część czytelników benchmark.pl może nie pamiętać roku 1997 roku kiedy to powstał nasz serwis. W tym też to roku spoglądając wieczorem w kierunku zachodnim, dość wysoko nad horyzontem widać było bardzo jasną kometę. Poźniej nazwano ją Wielka Kometą 1997, ale wtedy była ona znana jako Hale-Bopp od nazwisk jej odkrywców z 1995 roku. Na niebie była widoczna nawet w centrach dużych miast. Nie trzeba było na nią zerkać (patrzenie się pod kątem to sposób na dostrzeżenie słabo świecących obiektów na niebie), by zauważyć warkocze.

Rok wcześniej na polskim niebie gościła kometa Hyakutake, również widoczna gołym okiem, i był to świetny czas dla miłośników astronomii. Gdy przygotowywałem zestawienie największych wydarzeń astronomicznych w 2020 roku nie zawarłem w nim żadnej komety, bo i nie było wtedy nadziei na ciekawy obiekt tego typu.

Kometa Hale-Bopp, największe wydarzenie na niebie w roku 1997. Doskonale widoczne dwa warkocze - jonowy po lewej i jaśniejszy pyłowy. foto: E. Kolmhofer, H. Raab / CC BY-SA 3.0

Na przestrzeni ostatniej dekady obserwatorzy w Polsce mieli jeszcze okazję podziwiać inne komety, pamiętacie zapewne nazwy C/2012 S1 (ISON) czy C/2011 L4 (PANSTARRS), które w maksimum były jeszcze jaśniejsze niż Hale-Bopp. Lecz nie zapewniły one nam tak dogodnych warunków do obserwacji jak Hale-Bopp, a to właśnie spektakularne przykłady nadają się najlepiej do krzewienia zainteresowania astronomią.

Kometa C/2019 Y4

Nadzieje na spełnienie marzeń o kolejnej tak jasnej i dobrze widocznej komecie daje nam obiekt C/2019 Y4 (ATLAS) w skrócie kometa ATLAS (nazwa pochodzi od projektu monitorowania nieba w poszukiwaniu niwielkich ciał, które mogą potencjalnie zagrozić Ziemi -  Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System), którą jak sugeruje nazwa odkryto w 2019 roku. Dla młodszych czytelników może to być pierwsza w życiu okazja, by zobaczyć gołym okiem kometę.

Kometa C/2019 Y4 w dniu 19 marca 2020. foto: Gerald Rhemann / CC BY-SA 3.0CC BY-SA 3.0

Zbliża się ona teraz do Słońca, wciąż zwiększając swoją jasność (szybciej niż prognozy). Peryhelium, czyli punkt orbity położony najbliżej Słońca osiągnie pod koniec maja 2020 roku. Na pewno nie będzie to kometa, którą da się podziwiać tak długo jak Hale-Bopp, ale to wysoka spodziewana jasność w maksimum jest katalizatorem wszelkiego zainteresowania.

Obecnie (24 marca 2020) kometa ATLAS znajduje się około 160 milionów kilometrów od Ziemi, mniej więcej tyle samo co Słońce, ale w tym przypadku oznacza to, że jest wciąż poza orbitą Marsa. Jest jeszcze bardzo słabo świecącym obiektem, ale dostrzegalnym już nawet przez amatorski teleskop w gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy. Gdybyście chcieli sobie wyobrazić gdzie, to gdy wieczorem zadrzecie głowę do góry i spojrzycie się w kierunku zachodnio-północnym, to gdzieś stamtąd spogląda na was ta kometa.

Kosmiczny spektakl czy rozczarowanie - tego nie można być pewnym

Co do tego, że ATLAS będzie kometą widoczną gołym okiem zgodni są prawie wszyscy. Za to szacunki maksymalnej jasności są bardzo różne. Od jasności na granicy czułości oka, poprzez porównywalną z Hale-Bopp (2 magnitudo, jasność podobna jak gwiazdy z pasa Oriona) lub jasność taką jak Wenus na wieczornym lub porannym niebie (-4 magnitudo), a skończywszy na jasności porównywalnej z jasnością Księżyca tuż przed pełnią (-11 magnitudo).

Pozycje komety ATLAS na tle gwiazdozbiorów w kolejnych dniach 2020 roku. Jądro komety pokazane jako tarcza o zmiennym rozmiarze i fazie wynikającej z różnego położenia względem Ziemi i Słońca. Źródło: Tomruen/CC BY-SA 4.0

To jednak słowa i liczby, które mogą wam niewiele mówić. Poza tym mamy drugą połowę marca i za wcześnie na ostateczne wnioski poza tym jak będzie wyglądać położenie ATLASa na niebie w ciągu roku. Parametry orbity sa bowiem już dobrze znane. Kometa przetnie płaszczyznę ekliptyki na przełomie maja i czerwca 2020 roku.

Z kolejnych akapitów dowiecie się za to kilka ciekawych rzeczy. Jak rozumieć jasność komet, dlaczego „one świecą”, czy można się z nią niezauważenie zderzyć, a także co może stać się z ATLASem w przyszłości.

Jasność komety to nie "to samo", co jasność gwiazdy

Przy całym podnieceniu rosnącą jasnością komety ATLAS należy pamiętać o pewnej ważnej zasadzie. Zarówno w przypadku komet jak i gwiazd ich jasność podawana jest w jednostkach magnitudo. Jednak gwiazda o jasności 5 magnitudo będzie jaśniejsza i łatwiejsza do dostrzeżenia na niebie niż kometa o tej samej jasności. Dla przypomnienia im mniejsza wartość magnitudo tym jaśniejszy jest obiekt.

Dlaczego natura tak nam utrudnia obserwacje komet? Wyjaśnienie jest następujące. Gwiazdy nawet przy kiepskiej pogodzie (czyli w momencie gdy bardzo migoczą) są bardzo dobrymi źródłami punktowymi światła. Z kolei kometa to obiekt rozciągły. Jej samo jądro to oczywiście niewielki punktowy obiekt, którego gołym okiem nie dostrzeżemy. Ale rozciągająca się wokół niego struktura czyli koma, która powstaje w pobliżu Słońca, to już na niebie rozmyta plama.

Jeśli ATLAS osiągnie jasnośc 6 magnitudo w maksimum, a to jest według założeń granica dostrzegalności dla nieuzbrojonego oka, to jego dostrzeżenie będzie bardzo trudne, i to nie tylko na terenach miejskich gdzie rozproszone światło utrudnia obserwacje nawet punktowych obiektów. Za to z pomocą lornetki jej obserwacje na pewno będą możliwe. Jednak wedle niektórych wyliczeń jasność ATLAS osiągnie już 1 maja jasność 5 magnitudo, a to zwiększa szanse dostrzeżenia, ale wciąż będzie potrzebne czyste niebo i być może lornetka. Skoro jednak już 1 maja kometa będzie tak jasna, to w kolejnych dniach zbliżając się do Słońca powinna świecić jeszcze bardziej.

No właśnie, świecić czy odbijać światło? To pytanie na które też udzielimy sobie odpowiedzi.

Skąd biorą się piękne obrazy komet? - w jaki sposób one „świecą”

Czym jest kometa? W dużym uproszczeniu to obiekt skalno-pyłowo-lodowy, którego orbita jest mocno wydłużona. W momencie zbliżenia się do Słońca (swojego, bo w innych układach planetarnych też mamy komety), lód i inne lotne związki z powierzchni odparowują unosząc także pył. Wokół komety tworzy się tak zwana koma (to ona sprawia, że kometa jest rozmytą plamą). Z kolei wyrzucona dalej materia tworzy tak zwane warkocze.

Następuje to mniej więcej w odległości 3 do 5 jednostek astronomicznych czyli 450 - 600 milionów kilometrów. To region pomiędzy pasem asteroid a orbitą Jowisza.

Słynna kometa 67P/Churiumow-Geriasimienko, która była obiektem intensywnych obserwacji przez sondę Rosetta, jeszcze przed zaktywizowaniem się powierzchni - przykład jak wygląda jądro komety

Gdy kometa znajdzie się w zewnętrznych rejonach Układu Słonecznego, to jeśli wcześniej jej nie obserwowaliśmy i nie znamy orbity, klasyfikacja i odróżnienie rzekomej komety od zwykłej asteroidy będzie trudne.

Uderzające podobieństwo obiektu pasa Kuipera o nazwie Ultima Thule spoza orbity Plutona i komety Churiumow-Geriasimienko

Kometarne warkocze w modelowym przypadku są dwa. Jeden pyłowy, który odbija światło słoneczne. Drugi jonowy, w którym znajdują się odparowane gazy, które promieniowanie słoneczne jonizuje (stąd nazwa) i stąd bierze się jego świecenie. Warkocz pyłowy ma dla naszych oczu kolor zbliżony do biało-żółtego, bo tu odbijane jest światło słoneczne. Warkocz jonowy ma kolor niebiesko-zielony. Na zdjęciach komet kolory moga być jednak inne, ze względu na obserwacje w innych filtrach barwnych niż światło białe.

Warkocz gazowy/jonowy (niebieski) i pyłowy (żółty) komety w różnych położeniach orbity (schemat)

By jeszcze było piękniej, warkocze nie muszą być koniecznie skierowane w tą samą stronę. Warkocz jonowy będzie kierował się od Słońca (kierunek wyznaczają linie słonecznego pola magnetycznego), ale warkocz pyłowy będzie od niego odchylony. Powstaje on z wyrzuconej przez kometę materii w trakcie ruchu po orbicie i jest zbliżony kierunkiem do kierunku poruszania się komety.

Kometa 21P/Giacobini-Zinner, fot: ESA

Zależnie od miejsca obserwacji i miejsca gdzie znajduje się kometa, warkocze mogą prawie nakładać się na siebie, być skierowane w przeciwnych kierunkach, jeden z warkoczy może być duzo słabszy niż drugi lub wogóle warkocz może się nie wytworzyć w stopniu umożliwiającym wygodne obserwacje.

Kolory komet są zresztą ciekawym tematem do analiz. W przypadku komety 67P/Churiumow-Geriasimienko, na której wykryto materię organiczną, jądro komety daleko od Słońca wydaje się czerwone, a jego otoczenie niebieskie. W pobliżu Słońca wspomniana materia przedostaje się do otoczki, która nabiera czerwonego odcienia, a sama kometa staje się niebieskawa. Potem wszystko wszystko wraca do poprzedniego stanu. 

Przewidzieć jasność komety jest bardzo trudno

Oprócz warkoczy spektakularny obraz komety tworzy także koma, jasne otoczenie jądra. To jak jasna stanie się kometa zależy od takich czynników jak kształt jadra, jego aktywność i tempo waporyzacji, kierunek wyrzutu materii i jej skład. Wynik ich kombinacji jest trudny do przewidzenia bez dokładnych obserwacji, a te bez wysyłania sond w pobliże komet, co miało juz niejednokrotnie miejsce, sa trudne.

Komet w Układzie Słonecznym może być nawet bilion, ale po pierwsze większość z nich jeszcze nie została wytrącona ze spokojnego ruchu daleko od Słońca gdzie zamarznięte trwają miliardy lat od powstania Układu Słonecznego. Po drugie te, które trafią w nasze okolice nie muszą stać się jasnymi obiektami.

Kometa C/2018 Y1 (Iwamoto) od nazwiska obserwatora amatora, który odkrył tę i wiele innych komet, widoczna przez teleskop kosmiczny NEOWISE w podczerwieni w postaci wielokrotnej ekspozycji

Obecnie znanych jest około 7 tysięcy komet, które można obserwować przez teleskopy. Tylko nieliczne z nich da się w pewnym momencie ich cyklu orbitalnego zauważyć gołym okiem.

Co do jasności ATLASa w maksimum mamy na razie duże pole do spekulacji, a to wykorzystują siewcy sensacji. Na to, że ATLAS przyćmi nocą Księżyc raczej bym nie liczył, ale chciałbym by powtórzył się astronomicznie co najmniej rok 1997. Mam na myśli nie tylko jasną kometę, ale i udane lądowanie Pathfindera, z pierwszym łazikiem NASA na Marsie. 

Czy można zderzyć się z kometą i nie mieć o tym pojęcia?

Powstawanie warkoczy i odparowywanie wierzchnich warstw ciał kometarnych lub asteroid stało się tematem niejednej hollywoodzkiej mocno przerysowanej historii, z których najbardziej znane to Armageddon i Deep Impact.

Te filmy jednak koncentrują się na fatalistycznych wizjach, gdy duża asteroida kieruje się w kierunku Ziemi. Zderzenie z jądrem komety istotnie byłoby podobnym zjawiskiem jak uderzenie asteroidy o podobnych rozmiarach co jądro kometarne.

Posiadaczka najdłuższego znanego warkocza o długości 570 milionów km - kometa Hyakutake. foto: E. Kolmhofer, H. Raab / CC BY-SA 3.0

Ale kometa to również warkocz. I o ile jądro komety ma rozmiary kilkunastu, kilkudziesięciu kilometrów (jest zwykle nieregularne), a koma może mieć nawet kilkadziesiąt tysięcy kilometrów średnicy w pobliżu Słońca, to warkocze ciągną się za lub przed kometą na setki tysięcy, a nawet miliony kilometrów. Im dalej od komety tym bardziej rozproszona jest materia. Dlatego Ziemia może przypadkiem znaleźć się w takim bardzo rozrzedzonym warkoczu przelatującej komety bez żadnych konsekwencji dla naszego istnienia.

Cykliczne natrafianie Ziemi co roku na pozostałości komet rozrzucone na ich orbicie manifestuje sie z kolei spadającymi gwiazdami. Są to fragmenty komet masywniejsze niż pył tworzący warkocz i nie rozpraszane w przestrzeni przez promieniowanie słoneczne. Każdy deszcz meteorów ma związek z jakąś kometą.

Kometa traci materię, czy może w końcu kompletnie wyparować?

Komety to obiekty, które z perspektywy człowieka są obiektami trwałymi. A więc niezniszczalnymi. Te spektakularne na dodatek pojawiają się raz czy dwa razy za naszego życia, a więc również zdają się trwać i trwać.

Jednak faktem jest, że jądro kometarne traci materię. Część tej materii może ponownie osiąść gdy kometa oddala się od Słońca i nawet doprowadzić do modyfikacji trajektorii w kosmicznej skali czasu. Większość jednak tracona jest bezpowrotnie i z geologicznej perspektywy komety również mogą się zużyć.

Jądro i koma komety Halleya sfotografowane w 1986 przez pojazd Giotto - każdorazowa wizyta tej komety w pobliżu Słońca powoduje utratę co najmniej kilkumetrowej warstwy materii

Kometa może po upływie kilkuset cykli orbitalnych wyparować, albo po pozbyciu się lodowej otoczki, stać się martwym kamiennym jądrem obiegającym Słońce czyli zwykłą asteroidą. Prawie całkowite wyparowanie może też mieć miejsce na naszych oczach - tak właśnie zakończyła swój żywot kometa C/2012 S1 (ISON). Jej resztki rozpadły się na drobne części. Są też sugestie, że podobny los może czekać kometę ATLAS.

Takie rozerwanie komety zwykle jest wynikiem promieniowania słonecznego i grawitacji. Może doprowadzić do dezintegracji komety albo podziału na dwa ciała, które staną się niezależnymi kometami. Ta ostatnia możliwość to z kolei założenia teorii, która ma wyjaśnić pochodzenie komety ATLAS. Ma ona orbitę podobną do Wielkiej Komety z roku 1844 i być może tego samego protoplastę.

Gdy ATLAS nas opuści, czy zobaczymy go jeszcze

Komety dzielimy na obiekty cyklicznie powracające w pobliże Słońca i te przelatujące tylko raz. Cykliczne obiekty mają też różne okresy obiegu. Są komety krótkookresowe, które w pobliże Słońca zawędrowują co kilka lat i nie odlatują dalej niż w okolice orbity Jowisza czy Saturna. Są też komety długookresowe, których okres może wynosić kilkadziesiąt lat, ale też kilkaset tysięcy.

Komety jednopojawieniowe to obiekty albo wyrwane z bardzo zewnętrznych rubieży Układu Słonecznego (tam nie jest kompletnie pusto) i ściągnięte w pobliże Słońca by potem oddalić się w niebyt, albo obiekty wręcz przybywające z przestrzeni międzygwiezdnej. Pojawienie się tych komet jest trudne do przewidzenia, bo potrafią one poruszać się prostopadle do płaszczyzny Układu Słonecznego. Inne z kolei jak dostrzeżona w październiku 2017 roku Oumuamua, wywołują konsternację wśród astronomów, którzy nie wiedzą jak wyjaśnić ich własności.

Ten obiekt początkowo uznany za kometę został ostatecznie określony jako asteroida ze względu na brak warkocza. Taki obiektów o kometarnych orbitach, ale przypominających bardzo nieregularnych kształtów asteroidę, historia astronomii zna zresztą więcej.

Orbita komety ATLAS względem orbit planet Układu Słonecznego (źródło: theskylive.com / 3D Simulator)

Tymczasem ATLAS jest kometą o bardzo wydłużonej orbicie, być może przybyszem z przestrzeni międzygwiezdnej. A jeśli jest obiektem związanym grawitacyjnie ze Słońcem, to jeśli przetrwa wizytę w okolicach Słońca, to jej ponowne odwiedziny nastąpią najwcześniej po upływie kilku tysięcy lat. Jeśli w maju dopisze nam szczęście, wykorzystajmy okazję na obserwację ATLASa, bo kolejnej szansy już nie będzie.

Tym cierpkim podsumowaniem zachęcam do śledzenia informacji o komecie, które znajdziecie na stronie theskylive.com/c2019y4-tracker. Tam podawane są aktualizowane informacje co do jej jasności i położenia na niebie.

Źródło: inf. własna, fot: NASA, ESA

Więcej na tematy astronomiczne:

• Czy Majowie zajmowali się astrologią czy astronomią? Początek astronomicznej wiosny i dzień astrologii
• Najlepsze zdjęcie powierzchni Słońca - kulisy jego powstania i związek z podkręcaniem PC
• Czy satelity Muska przeszkodzą w obserwacjach nieba? Odpowiedź jest niejednoznaczna