Przy użyciu teleskopu TESS astronomowie uchwycili spontaniczną eksplozji komety. Sekwencja obrazów gwałtownej emisji pyłu, lodu i gazów komety 46P/Wirtanen została zarejestrowana pod koniec ubiegłego roku. Jest to jak dotąd najbardziej kompletna i szczegółowa obserwacja tego rzadkiego zjawiska.
Znajdujący się na orbicie okołoziemskiej teleskop TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), zbudowany w celu poszukiwania planet pozasłonecznych, zarejestrował rzadko spotykane zjawisko – eksplodującą kometę. Astronomowie z University of Maryland uzyskali sekwencję obrazów od początku do końca zdarzenia, gdy kometa 46P/Wirtanen zbliżała się do Ziemi pod koniec 2018 roku. Zespół naukowców poinformował o wynikach swoich obserwacji na łamach „Astrophysical Journal Letters”.
- TESS spędza prawie miesiąc na obrazowaniu jednej części nieba. Obserwacje trwają cały czas, bez przerw oraz bez zakłóceń atmosferycznych, co daje bardzo jednolity, długotrwały zestaw obserwacji - powiedział Tony Farnham z University of Maryland, główny autor publikacji. - Gdy komety krążą wokół Słońca, mogą przejść przez pole widzenia TESS. Kometa 46P/Wirtanen miała dla nas wysoki priorytet ze względu na bliskie podejście pod koniec 2018 roku, dlatego postanowiliśmy wykorzystać teleskop TESS jako testowy przypadek, aby zobaczyć, co można z tego wyciągnąć. Zrobiliśmy to i byliśmy bardzo zaskoczeni efektami – dodał.
Według Farnhama, obserwacje TESS są pierwszymi, które uchwyciły wszystkie fazy naturalnego wybuchu komety, od początku do końca. Uczony dodał, że trzy inne wcześniejsze obserwacje były bliskie zarejestrowania całości wybuchu. Obserwacje wybuchu komety 17P/Holmes z 2007 roku rozpoczęły się za późno, brakuje kilku godzin początkowej fazy rozjaśniania. Z kolei obserwacje wybuchu komety 29P/Schwassmann-Wachmann 1 (SW1) z 2017 roku zakończyły się za wcześnie, ze względu na ograniczenia wcześniej zaplanowanego czasu obserwacji. Obserwacje z misji Deep Impact uchwyciły wybuch komety Tempel 1 w 2005 roku, ale eksplozja ta nie była naturalna – została wywołana przez moduł impaktora misji.
Chociaż kometa 46P/Wirtanen zbliżyła się do Ziemi 16 grudnia 2018 roku, to sam wybuch nastąpił wcześniej. Początkowe rozjaśnienie zarejestrowano 26 września i nastąpiło w dwóch odrębnych fazach, z godzinnym błyskiem, po którym nastąpił drugi etap – powolne rozjaśnienie trwające przez osiem godzin. Ten drugi etap był prawdopodobnie spowodowany stopniowym rozprzestrzenianiem się pyłu z wybuchu. To spowodowało, że uwolniona chmura pyłu odbijała więcej światła słonecznego. Po osiągnięciu szczytu jasność komety zanikała stopniowo przez okres ponad dwóch tygodni. Ponieważ TESS wykonuje szczegółowe, złożone obrazy co 30 minut, zespół był w stanie zobaczyć każdą fazę z wyjątkową szczegółowością.
- Dzięki bardzo częstym zdjęciom byliśmy w stanie łatwo ocenić zmiany jasności. Właśnie po to zaprojektowano TESS, aby wykonywać swoją podstawową funkcję jako geodeta egzoplanet - powiedział Farnham. - Nie możemy przewidzieć, kiedy nastąpi wybuch komety. Ale nawet gdybyśmy mieli okazję zaplanować te obserwacje, nie moglibyśmy zrobić nic lepiej. Wybuch nastąpił zaledwie kilka dni po rozpoczęciu obserwacji – zaznaczył.
Choć opublikowany materiał filmowy przypomina raczej bardzo, ale to bardzo wczesne produkcje gier komputerowych, z charakterystycznymi ogromnymi pikselami, jest najdokładniejszym widokiem śmierci komety. Astronomowie twierdzą, że dzięki niemu może wreszcie uda się dowiedzieć się więcej na temat tego, co powoduje te tajemnicze wybuchy.
Komety są dużymi kawałkami lodu i skał. Uważa się, że to pozostałości po formowaniu się Słońca i planet miliardy lat temu. Krążą na skraju Układu Słonecznego, ale oddziaływania grawitacyjne przechodzących w pobliżu ciał niebieskich mogą skierować je w wewnętrzne regiony systemu, ustawiając je na ścieżce w kierunku Słońca. Gdy zbliżają się do gwiazdy stają się bardziej aktywne.
Normalna aktywność komet jest napędzana przez promienie słoneczne, które powodują odparowanie lodu z ich jądra. W ten sposób powstaje chmura gazu i pyłu – widmowy całun otaczający kometę, czyli tzw. koma, która dryfuje wraz z kometą. Kometa wyrzuca w przestrzeń kosmiczną materię, która tworzy dwa warkocze – jeden pyłowy, drugi gazowy.
Wiadomo, że wiele komet doświadcza sporadycznych spontanicznych wybuchów. Obecnie nie wiadomo, co powoduje te eksplozje, ale uczeni sądzą, że są one związane z warunkami na powierzchni komety. Zaproponowano wiele potencjalnych mechanizmów wywołujących wybuchy. Jedną z koncepcji jest zjawisko termiczne, w którym fala ciepła przenika do wnętrza powodując nagłą sublimację lodu, w efekcie czego następuje eksplozja. Ale do końca nie wiadomo, czy ta koncepcja jest prawidłowa. Badania wybuchu, szczególnie na trudnych do uchwycenia wczesnych etapach rozjaśniania, mogą pomóc nam zrozumieć ten proces.
Naukowcy czekają na dalsze analizy komety 46P/Wirtanen, a także innych komet w polu widzenia TESS. Tymczasem zespół wygenerował przybliżone oszacowanie ilości materiału, który mógł zostać wyrzucony podczas wybuchu. To około 1000 ton. Dalsza analiza rozmiarów cząstek w warkoczu pyłowym może pomóc w poprawieniu tego oszacowania. Obserwacja większej liczby komet pomoże również ustalić, czy rozjaśnienie wieloetapowe jest rzadkie, czy powszechne w wybuchach komet.
- Nie wiemy, co powoduje naturalne wybuchy komet i to ostatecznie chcemy ustalić - powiedział Farnham. - Istnieją co najmniej cztery inne komety na tym samym obszarze nieba, na którym TESS dokonał tych obserwacji, a łącznie spodziewamy się około 50 komet w obszarze obserwacji teleskopu w ciągu pierwszych dwóch lat działania TESS. Z tych danych może wiele wyniknąć - dodał.
- Chociaż TESS jest potężnym narzędziem do odkrywania planet krążących wokół jasnych, pobliskich gwiazd, jego strategia obserwacyjna umożliwia wiele dodatkowych badań - powiedział Padi Boyd z NASA Goddard Space Flight Center, zajmujący się projektem TESS.
Źródło: NASA, fot. (Stub Mandrel/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0
