Mezihvězdná kometa 3I/ATLAS překvapila astronomy jemným, ale měřitelným zrychlením, které nelze vysvětlit jen gravitací. Vědci však našli přirozené vysvětlení: uvolňování plynu z jejího povrchu funguje jako mikroskopický raketový motor – a díky přesným datům z kosmických sond můžeme tento efekt sledovat v přímém přenosu.
Když se objekt ve vesmíru pohybuje, hlavní silou, která ho vede, je gravitace. Tato síla, kterou působí hvězdy, planety a další nebeská tělesa, určuje oběžnou dráhu, kterou známe od Keplera a Newtona. Mezihvězdný návštěvník 3I/ATLAS, třetí potvrzený objekt mimo sluneční soustavu, však astronomy překvapil, protože u něj dochází ke zrychlení, které nelze vysvětlit pouze gravitací, což je jev nazývaný negravitační zrychlení, který vyvolal vědeckou debatu a velkou zvědavost veřejnosti.
Logickou otázkou je, co negravitační zrychlení znamená. Těleso ve vesmíru pod vlivem pouhé gravitace by se pohybovalo po dokonale předvídatelné trajektorii vypočtené podle Newtonových a Einsteinových zákonů. Tak se postupuje například při výpočtu dráhy umělé družice nebo blízkozemního asteroidu. Systém 3I/ATLAS však prokázal malé změny rychlosti, které neodpovídají tomu, co by měla způsobit samotná gravitace . Tyto odchylky jsou nepatrné, ale když se spojí mnoho přesných pozorování v průběhu týdnů a měsíců, je nemožné je ignorovat.
Zdroj: Youtube.com
Takový efekt, který zdaleka není známkou „neznámé technologie nebo síly“, má dobře známé fyzikální vysvětlení: vyvrhování plynu a prachu ze samotného objektu. Když části jádra komety sublimují, tj. při zahřívání se mění z pevného skupenství na plyn, vznikají proudy, které fungují jako malé přírodní pohonné látky a pohánějí ledovou horninu trochu jiným směrem, než by určovala gravitace. Myšlenka je velmi podobná balónku, který uniká, když ho pustíte: vzduch uniká jedním směrem a balónek se pohybuje směrem opačným.
Stejný efekt je přítomen u mnoha komet v naší sluneční soustavě: materiál, který se uvolňuje při přiblížení ke Slunci, mění její hybnost, a tím i rychlost. U dobře prozkoumaných komet, jako je 67P/Churyumov-Gerasimenko navštívená misí Rosetta, byly tyto výtrysky zmapovány a změřeny, protože v průběhu času mění dráhu komety. Tradičně bylo k měření těchto změn nutné sledovat kometu po několika obězích, což je u mezihvězdných objektů, které projdou naším vesmírným okolím pouze jednou, nemožné. Pomocí dat z kosmických sond, jako je Psyche od NASA a Mars Trace Gas Orbiter Evropské kosmické agentury, však vědci dokázali přesně sledovat tyto malé „šťouchy“ v systému 3I/ATLAS.
Jak se to dělá v praxi? Meziplanetární sondy nesou kamery a navigační systémy, které potřebují znát polohu hvězd a objektů v pozadí s vysokou přesností, aby se mohly orientovat. Když se mezihvězdná kometa, jako je 3I/ATLAS, dostane do zorného pole těchto sond, její poloha zaznamenaná z různých míst sluneční soustavy umožňuje rekonstruovat jejich trajektorii s mnohem větší přesností, než kdyby byla pozorována pouze ze Země. Kombinací těchto měření s pozorováními z pozemních a kosmických dalekohledů mohou astronomové odhalit drobné odchylky od čistě gravitační dráhy.
Astronomové odhadují, že naměřené zrychlení pro 3I/ATLAS (způsobené tímto efektem vyvržení materiálu) je řádově 5 ×10-⁷m/s², což odpovídá jen nepatrnému zlomku gravitace, kterou pociťujeme na Zemi, ale je zjistitelné díky vysoce přesným pozorováním. Tato velikost se pohybuje v očekávaném rozmezí pro malé komety, které ztrácejí hmotnost při zahřívání během přibližování ke Slunci. Pro představu, pokud by toto zrychlení zůstalo konstantní po celý den, rychlost objektu by se změnila jen o několik desítek metrů za sekundu, ve srovnání s desítkami kilometrů za sekundu, které již nyní přenáší vlivem gravitace.
Nejjednodušším vysvětlením, které je v souladu s údaji, je, že 3I/ATLAS uvolňuje plyn a prach, především těkavé látky, jako je oxid uhličitý a další zmrzlé sloučeniny, které po zahřátí slunečním zářením působí jako přirozený pohonný systém, který způsobuje, že objekt „tlačí“ proti své vlastní trajektorii. Tento proces je analogický malé raketě, pouze je poháněn tepelnou fyzikou, nikoli lidskou technikou. V modelech, které odpovídají dráze 3I/ATLAS, berou v úvahu, jak se tato aktivita mění se vzdáleností od Slunce: čím je blíže, tím je horká a tím jsou trysky intenzivnější; jak se vzdaluje, aktivita klesá a dodatečné zrychlení se stává téměř nepostřehnutelným.
Vědci připomínají, že všechna dosud pozorovaná negravitační zrychlení u komet mají přirozené vysvětlení: těkavé složení a způsob, jakým se zahřívají při přibližování ke Slunci. U komet sluneční soustavy je tento jev běžný a dobře zdokumentovaný; hlavní rozdíl v případě 3I/ATLAS spočívá v tom, že vzhledem k tomu, že se jedná o mezihvězdné těleso, máme jen krátký časový úsek k jeho pozorování, protože rychle prolétá kolem. Její dráha je hyperbolická, což znamená, že není vázána na Slunce a nebude se vracet: jedná se o jedinečné setkání.
Nedávná studie týmu, který toto měření prováděl, ve skutečnosti dochází k závěru, že zrychlení pozorované u 3I/ATLAS je „velmi typické pro běžné komety“, protože vyvrhování plynu podporuje malé změny v její trajektorii, které lze nyní pomocí přesných přístrojů sledovat i během jediného průletu, což je něco, co nelze ověřit při vícenásobném průletu jako u klasických komet. Tento druh zrychlení je tak běžný, že jej lze nyní měřit během jediného setkání díky pozorování meziplanetárních sond a moderním astrometrickým technikám (přesné měření polohy na obloze).
Tento výsledek také pomáhá dát do souvislosti další mezihvězdné návštěvníky. Případ 1I/’Oumuamua, prvního mezihvězdného objektu pozorovaného v roce 2017, byl obzvláště nápadný, protože vykazoval negravitační zrychlení podobné velikosti, ale žádné jasné známky vyvrženého plynu. Nebyla zjištěna žádná koma (difúzní obálka plynu a prachu typická pro komety) ani zjevný ohon, a to i přes velmi hluboké pátrání výkonnými dalekohledy. To v té době podnítilo exotičtější hypotézy, od fragmentů mimozemské technologie až po přírodní světelné plachty.
Postupem času však byla navržena fyzikální vysvětlení ‚Oumuamua, která nevyžadují nic umělého, například sublimaci vodíkového nebo dusíkového ledu nebo uvolnění plynu uvězněného uvnitř, které by nevytvořilo viditelnou komu, ale malé zrychlení. Ačkoli debata o ‚Oumuamua je stále otevřená, 3I/ATLAS funguje jako „kontrolní případ“: ukazuje negravitační zrychlení velmi podobné velikosti, ale doprovázené zřetelným kometárním chováním a detekovatelnou aktivitou, což posiluje myšlenku, že přirozené procesy mohou tyto jevy vysvětlit, aniž by se musely uchylovat k mimořádným scénářům.
Mezi nimi se nachází 2I/Borisov, druhý objevený mezihvězdný objekt, který se od počátku choval jako klasická kometa, s jasně viditelnou komou a ohonem. V jejím případě bylo negravitační zrychlení rovněž interpretováno jako důsledek sublimace ledu, i když geometrie její dráhy a pozorovací podmínky byly odlišné. Porovnání ‚Oumuamua, Borisova a 3I/ATLAS umožňuje astronomům začít sestavovat „katalog“ možného chování objektů pocházejících z jiných hvězdných soustav.
Přítomnost negravitačního zrychlení u 3I/ATLAS nejen potvrzuje, že se jedná o aktivní objekt, jehož led a prach reagují na sluneční teplo, ale je také jedinečnou příležitostí ke studiu fyziky těles, která vznikla v jiných hvězdných soustavách. Jako třetí potvrzený mezihvězdný návštěvník po ‚Oumuamua a Borisovovi nabízí astronomům přirozenou laboratoř pro porovnání materiálů a chování s kometami, které jsme pozorovali v našem vlastním slunečním prostředí. Měření její jasnosti, barvy a aktivity naznačují, že její povrch je pokryt ledem a prachem podobně jako u mnoha známých komet, což naznačuje, že procesy vzniku planet v jiných soustavách nemusí být tak odlišné od těch našich.
Navíc skutečnost, že jsme během pouhých několika let objevili již tři mezihvězdné objekty, naznačuje, že tito návštěvníci mohou být mnohem častější, než jsme si mysleli. Každý z nich je v jistém smyslu volným vzorkem materiálu z jiných hvězd, který byl vyvržen do mezihvězdného prostoru během raných fází formování jejich planetárních systémů. Pochopení toho, jak se chovají, jakým zrychlením procházejí a jaký druh ledu obsahují, nám pomůže rekonstruovat historii těchto vzdálených soustav, aniž bychom k nim museli cestovat.
Při pohledu do budoucna se projekty, jako je Vera C. Rubin Observatory (dříve LSST) slibují objevit mnoho dalších takových objektů. Díky téměř nepřetržitému sledování jižní oblohy a nebývalé citlivosti se očekává, že během své provozní doby objeví desítky mezihvězdných návštěvníků. Některé z nich by mohly být dostatečně jasné a dobře umístěné pro rychlé vesmírné mise, které by se mohly pokusit o průlet, což se již koncepčně zkoumá. V této souvislosti budou poznatky získané z 3I/ATLAS o negravitačním zrychlení klíčové pro plánování trajektorií setkání a interpretaci pozorování.
Zdroj: Youtube.com
Kromě fyzikálního jevu nám tento efekt připomíná, že vesmír je dynamické prostředí: i malá ledová tělesa se mohou při interakci s blízkou hvězdou proměnit a „aktivovat“, čímž se uvolní stopy o jejich původním složení, historii a podmínkách v oblastech, odkud pocházejí. Každá malá odchylka v dráze 3I/ATLAS je ve své podstatě podpisem vypařujícího se ledu, orientace jeho výtrysků a nepravidelného tvaru jeho jádra. Čtení těchto signatur je způsob, jak provádět geologii a klimatologii v mezihvězdném měřítku.
Negravitační zrychlení 3I/ATLAS není obskurní záhadou, ale potvrzením, že nám známá fyzika stále funguje i mimo naši sluneční soustavu. Mimořádné není to, že se odchyluje od čistě gravitační dráhy, ale to, že z našeho malého koutu vesmíru jsme schopni tyto odchylky měřit a rekonstruovat historii fragmentu jiné hvězdné soustavy, který na krátký okamžik překročil naši oblohu.
Techzpravy.cz
KINOTIP2.cz|
FAJNTIP.cz|
Náš REGION|
Aktuálně.cz - Magazín|
In-lifestyle.cz|
NESPECHEJ.cz|
HN.cz|
Cooky.cz|
Poudree.cz|
Meteocentrum.cz|
Aplausin.cz|
