První známá mezihvězdná kometa je zřejmě složena z minimálně přetvořeného materiálu

ESO 006/21 tisková zpráva

Nová pozorování provedená pomocí dalekohledu ESO/VLT naznačují, že ‚toulavá‘ kometa 2I/Borisov – druhý a zatím poslední známý objekt, který prokazatelně přilétl do Sluneční soustavy z mezihvězdného prostoru – je složena z nejméně přetvořeného materiálu, jaký byl kdy pozorován. Astronomové se domnívají, že toto těleso pravděpodobně nikdy neprošlo blízko hvězdy a představuje tak pozůstatek nedotčené hmoty z oblaku plynu a prachu, ve kterém se zrodilo.

Kometu s formálním označením 2I/Borisov objevil amatérský pozorovatel Genadij Borisov v srpnu roku 2019 a o několik týdnů později se ukázalo, že tento objekt přilétá do Sluneční soustavy z mezihvězdného prostoru. „2I/Borisov by mohla představovat první skutečně nedotčenou kometu, jakou jsme kdy pozorovali,“ říká Stefano Bagnulo (Armagh Observatory and Planetarium, Severní Irsko, UK), vedoucí autor studie, která byla publikována v časopise Nature Communications. Členové vědeckého týmu se domnívají, že kometa před svým průletem Sluneční soustavou v roce 2019 nikdy neprošla takto blízko žádné jiné hvězdy.     

Stefano Bagnulo a jeho kolegové pro svá detailní pozorování komety 2I/Borisov metodou polarimetrie [1] použili přístroj FORS2 pracující ve spojení s dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope) na observatoři Paranal v Chile. Jelikož tento postup je běžně využíván ke studiu komet a dalších malých těles Sluneční soustavy, mohli vědci informace získané o tomto mezihvězdném poutníkovi porovnat s údaji o objektech místních.   

Zjistili, že polarimetrické vlastnosti komety 2I/Borisov se odlišují od podobných těles ve Sluneční soustavě, s jedinou výjimkou – C/1997 O1 (Hale-Bopp). Kometa Hale-Bopp vzbudila značnou pozornost veřejnosti na konci 90. let 20. století, protože byla snadno pozorovatelná pouhým okem, a astronomy zaujala tím, že patří ke kometám s hmotou nejméně zasaženou slunečním zářením, jakou dosud spatřili. Předpokládá se, že kometa Hale-Bopp před posledním návratem prošla kolem Slunce pouze jednou, a proto je její hmota jen málo pozměněna působením slunečního větru a záření. To znamená, že je téměř původní, má tedy velmi podobné složení jako hmota v oblaku plynu a prachu, ze kterého se zhruba před 4,5 miliardami lety zformovala (stejně jako ostatní objekty Sluneční soustavy).

Analýzou polarizace a barvy záření přicházejícího od komety 2I/Borisov se členové týmu snažili získat informace o jejím složení, a nakonec dospěli k závěru, že ji tvoří ve skutečnosti ještě mnohem původnější hmota, než kometu Hale-Bopp. To znamená, že tento materiál nese téměř nepoškozenou informaci o oblaku plynu a prachu, ve kterém se kometa 2I/Borisov zformovala.   

„Fakt, že tyto dvě komety jsou nápadně podobné, naznačuje, že složení prostředí, odkud pochází 2I/Borisov, se příliš nelišilo od místního oblaku, ze kterého se zrodila Sluneční soustava,“ upozorňuje spoluautor práce Alberto Cellino (Astrophysical Observatory of Torino, National Institute for Astrophysics, INAF, Itálie).

Olivier Hainaut (ESO, Německo), astronom dlouhodobě zkoumající komety a další drobné objekty (na této studii nespolupracoval), s tímto závěrem souhlasí. „Hlavní závěr – že kometa 2I/Borisov se liší od dalších komet s výjimkou Hale-Bopp – je spolehlivý a je tedy pravděpodobné, že tyto objekty se zformovaly ve velmi podobných podmínkách.“   

„Přílet 2I/Borisov z mezihvězdného prostředí poskytl první příležitost ke studiu složení komety pocházející z jiné planetární soustavy a možnost zjistit, jestli se hmota, která ji tvoří, nějak odlišuje od běžné rozmanitosti ve Sluneční soustavě,“ vysvětluje členka výzkumného týmu Ludmilla Kolokolova (University of Maryland, USA).   

Stefano Bagnulo doufá, že astronomové budou brzy mít další a lepší příležitost k detailnímu zkoumání těchto toulavých komet, a to ještě do konce tohoto desetiletí. „ESA plánuje v roce 2029 vypuštění sondy Comet Interceptor, která bude schopná přiblížit se k objektu přilétajícímu z mezihvězdného prostoru, pokud bude nějaký na vhodné dráze objeven,“ dodává s odkazem na připravovanou misi Evropské kosmické agentury (European Space Agency, ESA).

Příběh původu ukrytý v prachu

Dokonce i bez pomoci kosmických sond mohou astronomové použít řadu pozemních dalekohledů, aby získali informace o odlišných vlastnostech toulavých komet, jako je třeba 2I/Borisov. „Uvědomme si, jaké jsme měli štěstí, že kometa pocházející ze systému vzdáleného desítky světelných let náhodou prolétla v naší blízkosti,“ říká astronomka Bin Yang (ESO, Chile), která rovněž využila průlet komety 2I/Borisov Sluneční soustavou ke zkoumání tohoto tajemného objektu. Výsledky práce jejího týmu byly zveřejněny v časopise Nature Astronomy.

Bin Yang a její tým využili data získaná pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), jehož evropským partnerem je ESO, stejně jako pozorování dalekohledem ESO/VLT ke studiu prachových částic komety 2I/Borisov, aby získali informace o zrodu této komety a podmínkách v jejím mateřském systému.  

Zjistili, že prachoplynová obálka (koma) obklopující jádro komety 2I/Borisov, obsahovala kompaktní zrna o průměru 1 mm nebo větším. Navíc se ukázalo, že relativní obsah oxidu uhelnatého a vody se dramaticky měnil během přibližování komety ke Slunci. Členové autorského týmu astronomů, mezi nimiž je i Olivier Hainaut, se domnívají, že toto chování je důsledkem složení jádra z materiálů, které se zrodily v různých částech mateřského planetárního systému.

Pozorování provedená týmem Bin Yang naznačují, že v rodném systému jádra komety 2I/Borisov došlo k promíchání materiálu mezi oblastmi v různé vzdálenosti od mateřské hvězdy – možná díky gravitačnímu působení obřích planet. Astronomové věří, že podobné procesy se odehrávaly v raných fázích vývoje Sluneční soustavy.  

Zatímco 2I/Borisov byla sice první toulavou kometou, kterou jsme zaznamenali během průletu Sluneční soustavou, nebyla však prvním objeveným mezihvězdným návštěvníkem v našem systému. Prvním mezihvězdným objektem, který jsme pozorovali, byl 1I/ʻOumuamua. Na jeho výzkumu se v roce 2017 rovněž podílel dalekohled ESO/VLT. Ačkoliv původně byl i 1I klasifikován jako kometa, žádné známky kometární aktivity se u něj neprojevily a je pokládán za planetku na interstelární dráze.

Zdroj

Poznámky

[1] Polarimetrie je technika, která měří míru polarizace záření. V případě kometárního materiálu dochází k polarizaci slunečního světla odrazem od částic prachu v komě komety, což vypovídá o jeho vlastnostech. Vědci tak mohou získat informace o fyzikálních a chemických procesech v komě.  

Další informace

Výzkum popsaný v první části tiskové zprávy byl prezentován v článku “Unusual polarimetric properties for interstellar comet 2I/Borisov” publikovaném v časopise Nature Communications (doi: 10.1038/s41467-021-22000-x). Druhá část zprávy se věnuje studii publikované pod názvem “Compact pebbles and the evolution of volatiles in the interstellar comet 2I/Borisov”, která byla zveřejněna v časopise Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-021-01336-w).

Složení prvního týmu: S. Bagnulo (Armagh Observatory & Planetarium, UK [Armagh]), A. Cellino (INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino, Itálie), L. Kolokolova (Department of Astronomy, University of Maryland, US), R. Nežič (Armagh; Mullard Space Science Laboratory, University College London, UK; Centre for Planetary Science, University College London/Birkbeck, UK), T. Santana-Ros (Departamento de Fisica, Ingeniería de Sistemas y Teoría de la Señal, Universidad de Alicante, Španělsko; Institut de Ciencies del Cosmos, Universitat de Barcelona, Španělsko), G. Borisov (Armagh; Institute of Astronomy and National Astronomical Observatory, Bulgarian Academy of Sciences, Bulharsko), A. A. Christou (Armagh), Ph. Bendjoya (Université Côte d'Azur, Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nice, Francie) a M. Devogele (Arecibo Observatory, University of Central Florida, US).

Složení druhého týmu: Bin Yang (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO Chile]), Aigen Li (Department of Physics and Astronomy, University of Missouri, Columbia, USA), Martin A. Cordiner (Astrochemistry Laboratory, NASA Goddard Space Flight Centre, USA a Department of Physics, Catholic University of America, Washington, DC, USA), Chin-Shin Chang (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile [JAO]), Olivier R. Hainaut (European Southern Observatory, Garching, Německo), Jonathan P. Williams (Institute for Astronomy, University of Hawai‘i, Honolulu, USA [IfA Hawai‘i]), Karen J. Meech (IfA Hawai‘i), Jacqueline V. Keane (IfA Hawai‘i) a Eric Villard (JAO a ESO Chile).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnější pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 16 členských států – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal pracují dalekohledy systému VLT (Velmi velký dalekohled) schopné fungovat společně jako interferometr VLTI a dva přehlídkové teleskopy – VISTA pro infračervenou a VST pro viditelnou oblast spektra. Na Observatoři Paranal bude umístěn a provozován také největší a nejcitlivější teleskop pro sledování záření gama – Cherenkov Telescope Array South. ESO je také významným partnerem zařízení umístěných na planině Chajnantor – APEX a ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.

Astronomická observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je mezinárodním partnerským projektem organizací ESO, NSF (US National Science Foundation) a NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za členské státy financována ESO, NSF ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a NSC (National Science Council of Taiwan) a NINS ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu a KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute) v Koreji. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze strany Severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, plánování a provoz teleskopu ALMA.

Odkazy

• vědecké články:
  • Bagnulo a kol., Nature Communications
  • Yang a kol., Nature Astronomy
• snímky dalekohledu VLT
• snímky radioteleskopu ALMA
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Petr Kabáth; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Stefano Bagnulo; Armagh Observatory and Planetarium; Armagh, UK; Tel.: +44 (0)28 3752 3689; Email: Stefano.Bagnulo@Armagh.ac.uk

Alberto Cellino; INAF Torino; Turin, Italy; Tel.: +39 011 8101933; Email: alberto.cellino@inaf.it;

Ludmilla Kolokolova; Department of Astronomy, University of Maryland; College Park, Maryland, USA; Tel.: +1-301-405-1539; Email: lkolokol@umd.edu

Bin Yang; European Southern Observatory; Santiago, Chile; Email: byang@eso.org

Olivier Hainaut; European Southern Observatory; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6752; Mobil: +49 151 2262 0554; Email: ohainaut@eso.org

Bárbara Ferreira; European Southern Observatory; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: press@eso.org