Witaj w naszym świecie, 2I/Borisov
Przedostatniego dnia sierpnia br. Giennadij Borisow, astronom amator obserwujący niebo przez nieco ponadpółmetrowy teleskop własnej konstrukcji w obserwatorium MARGO na Krymie, odkrył coś niezwykłego – nowy obiekt kosmiczny o hiperbolicznej orbicie, który mógł być obcą kometą i kierował się dokładnie w obszar naszego Układu Słonecznego. Borisow szybko zawiadomił środowisko astronomów na całym świecie. Wkrótce działające pod auspicjami Międzynarodowej Unii Astronomicznej (IAU) Minor Planet Center, którego zadaniem jest zbieranie informacji o małych ciałach naszego Układu (takich jak komety i asteroidy) i obliczanie trajektorii tych obiektów, potwierdziło przypuszczenia Borisowa. Mamy więc do czynienia z pierwszą kometą przybyłą do nas spoza Układu Słonecznego. Potem ustalenia te zostały niezależnie potwierdzone przez NASA, a dokładniej – przez działającą w Jet Propulsion Laboratory Solar System Dynamics Group. Tak, to obca kometa – brzmiał werdykt.
2I/Borisov się zbliża
Wiadomość szybko rozeszła się po całym świecie, a kometa – oznaczona pierwotnie symbolem C/2019 Q4 (Borisov) – została przez IAU oficjalnie nazwana 2I/ Borisov.
2I w tej nazwie oznacza, że jest to drugi międzygwiezdny obiekt (second interstellar), który udało się zaobserwować w Układzie Słonecznym. I tak nikomu wcześniej nieznany astronom amator z Krymu zdobył światowy rozgłos. Nie wiemy jeszcze, skąd kometa przybyła ani dokąd poleci po tym, jak przemierzy nasz Układ. Wiadomo jednak, że jest obca, o czym decydują dwa czynniki. Pierwszy to trajektoria jej lotu. Przebiega po bardzo rozwartej hiperboli (jej orbita charakteryzuje się bardzo dużym mimośrodem), co oznacza, że kometa nie jest satelitą okołosłonecznym. Drugi czynnik to prędkość przemieszczania się. W połowie września astronomowie obliczyli, że 2I/ Borisov pędzi z prędkością ok. 150 tys. km/h, czyli prawie 42 km/s, a takiego wyniku nigdy nie osiągają nasze słoneczne obiekty. Trudno na razie dokładnie określić wielkość komety 2I/Borisov z racji tego, że znajduje się jeszcze dość daleko, a jej jądro zasłania tworząca się pod wpływem oddziaływania Słońca koma; ale astronomowie są zgodni, że jej średnica wynosi od kilku do kilkunastu – może nawet 20 – kilometrów.
Swoje peryhelium, a więc punkt najbliższego zbliżenia do Słońca, 2I/Borisov osiągnie 7 grudnia br. i wtedy oba ciała będzie dzielić dystans niecałych dwóch jednostek astronomicznych (j.a. to odległość Ziemi od Słońca wynosząca ok. 150 mln km). Wtedy też znajdzie się w podobnej odległości od Ziemi. Szczyt jasności osiągnie właśnie w grudniu br. i w styczniu 2020 r. Wtedy da się dostrzec kometę na południowym niebie przez średniej wielkości teleskopy. Potrwa to do kwietnia przyszłego roku. Potem, do października, obserwacje będą możliwe przez największe teleskopy. Wreszcie kometa „zniknie” i w końcu opuści Układ Słoneczny, lecąc dalej w przestrzeń Galaktyki. Dokąd? Tego też nie wiadomo.
Najpierw było 1I
Dwa lata wcześniej, dokładnie w październiku 2017 r., odwiedził nas pierwszy obcy międzygwiezdny przybysz z Galaktyki, czyli obiekt o nazwie 1I/‘Oumuamua. Zwrot „oh-MOO-ah-MOO-ah” w języku rdzennych Hawajczyków oznacza pierwszego posłańca. Do dziś nie wiadomo do końca, co to było. Wpadło w nasz Układ Słoneczny po bardzo odchylonej orbicie hiperbolicznej z prędkością niemal 30 km/s, a gdy zbliżyło się do Słońca, zaczęło przyspieszać, aż w końcu osiągnęło szybkość 87,3 km/s! Zakręciło w okolicy naszej gwiazdy, po czym dalej po hiperboli ruszyło w głąb Układu, mijając po drodze kolejne planety. Obiekt pierwsi dostrzegli astronomowie pracujący przy teleskopie PanSTARRS, umieszczonym na Hawajach; przekroczył on orbitę Marsa 1 listopada 2017 r., orbitę Jowisza w maju 2018 r., a w styczniu 2019 r. znalazł się już za orbitą Saturna i zaczął coraz bardziej odlatywać w kosmiczną dal.
Początkowo uznano, że to międzygwiezdna kometa, a potem, że raczej asteroida, ponieważ nie przejawiał typowej aktywności kometarnej. Miał ciemnordzawą barwę i powierzchnię równą stadionowi piłkarskiemu, ale dość dziwny kształt – wyglądem przypominał gigantyczne cygaro. Długość obiektu wynosiła ok. 400 m, a szerokość – nie więcej niż 40 m. Podobnych ciał w Układzie Słonecznym dotychczas nie odkryto. Obracał się szybko wokół wszystkich trzech osi, co 7 godz. i 18 min, zmieniając swoją jasność. Podejrzewamy, że musiał zawierać mocno zagęszczoną materię.
Gdy 1I/‘Oumuamua zaczęła oddalać się od Słońca, pod wpływem grawitacji naszej gwiazdy zwolniła. Z obliczeń wynikało jednak, że za mało. Coś więc musiało dawać jej napęd, ale badacze obiektu nie spostrzegli wokół niego żadnych efektów charakterystycznych dla komety, a więc ani komy, ani ogonów (wówczas zbyt duża prędkość byłaby całkowicie wytłumaczalna, ponieważ ulatujące z komety gazy mogą ją przyspieszać). Co to, do diabła, jest? – zastanawiali się astronomowie.
Czy to statek obcych?
W końcu profesorowie Abraham Loeb i Shmuel Bialy z Harvard University wysunęli śmiałą hipotezę, że 1I/‘Oumuamua jest statkiem obcej cywilizacji, który przybył z bardzo daleka do naszego Układu Słonecznego na przeszpiegi lub nawet po to, by nawiązać z nami jakiś kontakt. Niestety po drodze nastąpiła jakaś katastrofa albo po prostu statek znajdował się w podróży zbyt długo i stał się już tylko niesterowalnym, pędzącym przez kosmos wrakiem, zawiniętym we własny żagiel słoneczny.
Ostatecznie jednak wykluczono, by Oumuamua była obiektem sztucznym. Po pierwsze, obracała się dziwacznie wokół wszystkich trzech osi, co z punktu widzenia dynamiki sztucznego obiektu latającego nie ma sensu – trudno znaleźć powód, dla którego statek kosmiczny rotowałby w ten sposób. Po drugie, Oumuamua mknęła przez Układ Słoneczny i w zależności od tego, jak bardzo zbliżała się do Słońca i jak bardzo się od niego oddalała, zmieniała prędkość. Nie było jednak w tych zmianach śladu żadnego gwałtownego przyspieszenia lub zwalniania, a tak poruszają się napędzane czymś obiekty. Wreszcie po dość dokładnych obserwacjach przybysza przez teleskopy Allen Array i Green Bank – zleconych przez SETI Institute – stwierdzono, że nie emitował on żadnych sygnałów radiowych ani innych, które można by uznać za sztuczne. Ostatecznie badania koloru i powierzchni obcego ciała potwierdziły, że i jego barwa, i struktura powierzchni wyraźnie przypominają niektóre rzadkie asteroidy rodzime, czyli należące do Słońca.
W końcu uznano, że 1I/‘Oumuamua była martwą kometą, która doznaje przyspieszenia przy mijanych gwiazdach na skutek odrzucania pod ich wpływem już tylko dużych cząstek swojej materii – czego nie możemy dostrzec. Ale ostatecznej pewności, czym naprawdę była, nie mamy do dzisiaj.
2I/Borisov to kometa
Teraz nie mamy już takich wątpliwości. Pierwsze dokładne i wielobarwne zdjęcia 2I/Borisov uzyskało w nocy z 9 na 10 września tego roku dwóch polskich astronomów z Uniwersytetu Jagiellońskiego, pracujących w Gemini Observatory na Hawajach, czyli Piotr Guzik i Michał Drahus. Było to możliwe, ponieważ teleskop Gemini jest przystosowany do nagłych zmian obserwacji i śledzenia niewielkich obiektów kosmicznych nawet w bardzo wąskich oknach obserwacyjnych. Już te pierwsze zdjęcia ukazały wyraźny, choć dość krótki ogon kometarny, będący efektem procesu odgazowywania materii, co likwiduje wątpliwości, czy mamy tu do czynienia z kometą.
Potem przeprowadzono jeszcze kolejne obserwacje komety, a jedna z nich – z 20 września br. przy użyciu teleskopu Williama Herschela na kanaryjskiej wyspie La Palma – pozwoliła uzyskane z komy komety światło przeanalizować w spektrografie, co umożliwiło ustalenie składu gazu emitowanego przez obiekt. Dominuje w nim cyjan, który często występuje także w kometach naszego Układu Słonecznego. To pierwsza taka obserwacja w historii, gdy możemy przeanalizować, co wydobywa się z ciała przybyłego do nas z przestrzeni galaktycznej.
Jednak pojawienie się obcej komety prowokuje do wielu pytań, których do tej pory jeszcze sobie nie zadawaliśmy. Na przykład dlaczego do tej pory nie wykrywaliśmy w Układzie Słonecznym obiektów międzygwiezdnych? Ile ich mogło już do nas przybyć? Na ile te obce ciała są porównywalne z naszymi, występującymi wokół Słońca?
Ku nowej astronomii
Na te i inne pytania próbowali odpowiedzieć astronomowie z Yale University – Gregory Laughlin i Malena Rice. Przede wszystkim wysunęli tezę, że obiektów międzygwiezdnych najpewniej jest bardzo wiele, tyle że tylko nieznaczna ich część przedostaje się w pobliże Układu Słonecznego. Uważają oni, że należą do nich głównie tzw. planetozymale, czyli niewielkie okruchy lodowo-skalne rotujące w protoplanetarnych dyskach niedawno narodzonych gwiazd. To właśnie z planetozymali tworzą się później planety. Jednak te, formując się, nie wykorzystują wszystkich planetozymali i niektóre z nich wciąż pozostają w dysku – a po jego zaniknięciu na orbitach okołogwiezdnych – lub są nawet pod wpływem grawitacji planet wyrzucane z dużą prędkością w przestrzeń. Niektóre mogą opuścić otoczenie gwiazdy i rozpocząć długą podróż przez kosmos – a nawet dotrzeć do nas. Dzisiaj na pewno istniejących obcych gwiazd z planetami wokół nich znamy już grubo ponad 4 tys. Problem polega na tym, że przeważnie są to gwiazdy z planetami uformowanymi na bardzo bliskich orbitach. W takiej sytuacji szanse na wyrzucenie planetozymali daleko w przestrzeń kosmiczną są bardzo małe. Znacznie częściej dzieje się to w przypadku planet formujących się lub już uformowanych istotnie dalej od swoich macierzystych słońc. Takich jednak znamy stosunkowo niewiele.
Potwierdza to specjalista od obcych układów planetarnych prof. Maciej Konacki z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie: Wydaje się – twierdzi prof. Konacki – że populacja takich obcych obiektów przelatujących przez nasz Układ wcale nie jest mała. Wielu astronomów już w publikacjach na temat Oumuamua podkreślało, że Układ Słoneczny – podobnie zresztą jak inne – działa nieco jak siatka na ryby, która przechwytuje nieduże międzygwiezdne obiekty, i że układy planetarne w naszej Galaktyce w ten sposób wymieniają się materią między sobą. Prawdopodobnie obiekty te mogą przenosić nawet ślady życia i dzięki temu różne układy wzajemnie się niejako zapładniają. Taka wymiana na pewno jest możliwa. Wreszcie istnieje jeszcze jeden wątek tej sprawy: otóż jest dość prawdopodobne, że w Układzie Słonecznym już istnieją obiekty obce, które nie zostały z niego wyrzucone. Przybyły z daleka, ale miały takie orbity i prędkości, że zostały zatrzymane, choć wcale tu nie powstały. I wciąż tu są.
Z pewnością będziemy się dowiadywać o nich coraz częściej i być może powstanie nawet nowa gałąź lub podgałąź astronomii, specjalizująca się w odnajdywaniu i badaniu galaktycznych obiektów, które w swojej odysei kosmicznej napotkają nasz słoneczny dom. Oumuamua była pierwsza, teraz pojawiła się kometa Borisov, ale podobne obiekty na pewno będą wykrywane, zwłaszcza przy pomocy budowanego w Chile Large Synoptic Telescope. To 8-metrowy teleskop z wielkim lustrem i dużą kamerą, stworzony specjalnie do prowadzenia bardzo dokładnych przeglądów nieba, który będzie gotowy do obserwacji za kilka lat. Wtedy się zacznie.
Przemek Berg
dziennikarz naukowy, związany na stałe z redakcją tygodnika „Polityka”