Przejdź do treści

Kometa ZTF (C/2022 E3) na północnym niebie

Na zdjęciu: Kadry z czasu odkrycia komety ZTF w czerwcu 2022 (u góry) oraz w miarę jaśnienia i zbliżania się do Ziemi (d – dystans od Ziemi) i Słońca (r – odległość od Słońca w jednostkach astronomicznych, UA). Źródło: Didac Mesa Romeu.

Uciekinier z obłoku Oorta przemknął blisko Słońca. Peryhelium orbity osiągnął 12 stycznia 2023 roku. Prawdopodobnie to pierwsze zbliżenie komety od 53000 lat.

Obłok Oorta to materia złożona z lodowo-skalistych, drobnych ciał, których rozmiary są większe niż 1 km, tworząca rozległy kokon wokół Słońca. Rozkład materii jest tam praktycznie izotropowy. Szacowane rozmiary chmury z ciał lodowo-skalistych rozciągają się między 5000-100000 AU. Ciała należące do obłoku Oorta poruszają się powoli wokół Słońca. Obłok jest zatem skupiskiem dość odległej materii, jeszcze związanym z Układem Słonecznym. Zawiera materię, która pozostała po formacji Słońca i reszty Układu Słonecznego – leży wielokroć razy dalej niż Pas Kuipera.

Komety jednopojawieniowe to obiekty, które prawdopodobnie pochodzą właśnie z obłoku Oorta. Stanowią one większość wszystkich komet. Poruszają się po orbitach hiperbolicznych i parabolicznych. W naszych rejonach, blisko Słońca, często goszczą tylko raz.

Kometa Shoemaker-Levy 9 (D/1993 F2) w 21 fragmentach przed upadkiem na Jowisza. Źródło: NASA, ESA, and H. Weaver and E. Smith (STScI).

Kometa Shoemaker-Levy 9 (D/1993 F2) w 21 fragmentach przed upadkiem na Jowisza. Źródło: NASA, ESA, and H. Weaver and E. Smith (STScI).

 

Dlaczego? Raz na jakiś czas trajektorie lodowo-skalnych obiektów należących do obłoku Oorta są grawitacyjnie zaburzane przez poruszającą się w pobliżu inne gwiazdy. W wyniku tego oddziaływania drobny obiekt może zostać łatwo wyrzucony z Układu Słonecznego lub przeciwnie, może zostać skierowany na orbitę prowadzącą go w kierunku Słońca – mamy wówczas do czynienia z kometą. Poruszająca się gwiazda może zaburzać wiele obiektów kometarnych jednocześnie. Badania pokazują, że w niedalekiej przeszłości mogło dojść do zbliżenia się do nas dwóch dużych obiektów. Jednym z nich była gwiazda z ciągu głównego, a drugim prawdopodobnie brązowy karzeł.

Pas Kuipera to z kolei zbiorowisko planetoid, których trajektorie znajdują się już poza orbitą Neptuna. Takie obiekty klasyfikujemy jako obiekty transneptunowe. Pas Kuipera rozpościera się w odległości 30-50 AU od naszej gwiazdy. Przedstawicielem tego zbioru ciał jest Pluton, który do 2006 roku był dziewiątą planetą w naszym Układzie Słonecznym, jednak Uchwałą Międzynarodowej Unii Astronomicznej (IAU) został z czasem zdegradowany do roli planety karłowatej, obiegającej Słońce w czasie 248 lat. Innym ciałem niebieskim należącym do Pasa Kuipera jest Eris, która tak jak Pluton jest planetą karłowatą, o okresie obiegu około 557 lat. Podobnie jak Pluton, nie posiada ona imponujących rozmiarów. Średnica to około 2400 km. Pluton jest nieco mniejszy, gdyż jego średnica wynosi 2306 km. Ciała takie, jak Varuna, Quaoar, Orcus również należą do Pasa Kuipera. Prawdopodobnie jeden z księżyców Neptuna, Tryton, też w przeszłości należał do tego pasa, ale później został przechwycony przez pole grawitacyjne planety, stając się jego satelitą. Innym ciekawym obiektem jest planetoida Sedna, która prawdopodobnie przejdzie przez peryhelium swojej orbity około 2075 roku. Jej okres obiegu wokół Słońca jest dość długi – jak wskazują obliczenia, wynosi około 12050 lat (!). W sprawie pochodzenia Sedny poglądy naukowców są podzielone. Niektórzy twierdzą, że jest to obiekt należący do obłoku Oorta.

Przypuszcza się, że komety okresowe pochodzą z Pasa Kuipera. Kiedy przyjrzymy się trajektoriom komet okresowych, zauważymy, że są to orbity eliptyczne o bardzo dużym mimośrodzie. Nachylenie płaszczyzn orbit komet względem płaszczyzny ekliptyki na ogół nie przekracza 20°. Przykładem komety okresowej, doskonale wszystkich znanej, jest kometa Halleya. Ostatni raz gościła w naszych rejonach w latach 80. ubiegłego wieku, przechodząc przez peryhelium orbity 9 lutego 1986 roku. Obecnie zbliża się do aphelium swojej orbity, które powinno zostać osiągnięte w 2024 roku. Peryhelium komety Halleya podczas ostatniego przejścia znalazło się bliżej niż dla Wenus. Płaszczyzna orbity tej komety względem płaszczyzny ekliptyki nachylona jest pod kątem 17,8°. Komety pochodzące z pasa Kuipera podczas swojej wędrówki doznają perturbacji głównie ze strony planet olbrzymów – Jowisza, Saturna, Urana oraz Neptuna. W wyniku oddziaływania grawitacyjnego tych planet elementy orbity ulegają zmianie. Zdarza się, że orbita paraboliczna komety może w wyniku perturbacji grawitacyjnych przekształcić się w orbitę eliptyczną. Czasem też w wyniku zaburzenie ruchu komety jej trajektoria zmienia się na tyle, że może wejść na kurs kolizyjny z innym obiektem, np. planetą. Tak stało się z w roku 1994 z kometą Shoemaker-Levy 9, która ostatecznie uległa pływowemu rozerwaniu i uderzyła w Jowisza.

Kometa może poruszać się po orbicie eliptycznej (dotyczy to komet bliskich Słońcu, jak kometa Enckego czy Halleya), parabolicznej (graniczny przypadek komety, która nadlatuje z bardzo daleka i prawie domyka swój tor lotu) lub hiperbolicznej (tak jak komety z obłoku Oorta), o trajektorii niedomkniętej. Ich okres może wynieść nawet kilka milionów lat.

Kometa ZTF widoczna 12 stycznia 2023 r. Widoczne warkocz pyłowy i jonowy, rozciągające się na 4 stopnie łuku. Zdjęcie wykonane z ogniskową 280 mm. Źródło: Michael Jaeger.

Kometa ZTF widoczna 12 stycznia 2023 r. Widoczne są warkocz pyłowy i jonowy, rozciągające się na 4 stopnie łuku. Zdjęcie wykonane z ogniskową 280 mm. Źródło: Michael Jaeger.

 

Im większa odległość aphelium od Słońca, tym dłuższy okres obiegu komety – tak wynika z III prawa Keplera. Aphelium to punkt, w którym kometa osiąga największe oddalenie od Słońca. Komety z orbitą eliptyczną osiągają odległości podobne do odległości planet olbrzymów. Te paraboliczne czy hiperboliczne zbliżają się do Słońca tylko raz, aby potem umknąć z powrotem w przestrzeń międzygwiezdną.

Kometa zbudowana jest z rdzenia skalnego, znajdującego się w centralnym obszarze, który otoczony jest mieszaniną lodu, brudnego śniegu oraz pyłu. Ponadto na powierzchni można odnaleźć amoniak, metan, czad, dwutlenek węgla. Z badań przeprowadzonych przez sondy wysłane w latach 80. w kierunku komety Halleya wynikało, że rozmiary jądra komety to 16x8x8 km. Większość powierzchni komety bywa ciemna w wyniku pokrycia jej powierzchni pyłem krzemianowo-grafitowym oraz związkami organicznymi (polimery formaldehydu). Powierzchnia wykazuje dużą porowatość. Dzięki porowatości sublimujący lód wydostaje się przez pory na zewnątrz.

Albedo powierzchni komety jest bardzo małe, poniżej 10% (dla komety Halleya 3-4%). W przypadku komety Halleya jądro przyjmuje kształt wydłużony. Jądro komety wiruje wokół własnej osi. Pomiary wykazały, że okres obrotu jądra komety Halleya wynosił 52 godziny. Co ciekawe, oś obrotu wykonuje ruch precesyjny z okresem 175 godzin. Należy podkreślić, że powyższe wartości mogą ulegać zmianie. Przyczyną są gazy emitowane z powierzchni komety. Wypływający gaz powoduje, że na kometę działa zmienny moment sił odrzutu, co skutkuje tym, że okresy obrotu oraz precesji zmieniają się. W pewnej odległości od komety gaz wyemitowany z jej powierzchni może uzyskać prędkość naddźwiękową. W odległości kilku kilometrów gaz osiąga stałą prędkość.

Lądownik Philae, który został wysłany przez sondę Rosetta w kierunku komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko, wykazał, że na powierzchni tej komety znajdowało się ponad 20 związków organicznych. Ciekawym odkryciem była woda znajdującą się pod warstwą pyłu. Okazało się, że odkryta woda jest inna niż woda znana nam z Ziemi.

Gdy kometa zbliża się do Słońca, w pewnej odległości od niego rozpoczyna się sublimacja lodu i śniegu. Z powierzchni komety emitowany jest wtedy gaz wraz z cząstkami pyłu, które łącznie tworzą otoczkę jądra komety, czyli tzw. komę. Wraz ze zbliżaniem się komety ku Słońcu wzrasta ciśnienia promieniowania słonecznego i na kometę wpływa także wiatr słoneczny, co skutkuje powstaniem, w kierunku odsłonecznym, warkocza pyłowego. Drugi to warkocz jonowy. Kometa w trakcie swojego ruchu doznaje oddziaływania innych planet i Słońca, i ze względu na swoją mała wytrzymałość może rozpadać się. Inną przyczyną wywołującą rozpad komety są gazy znajdujące się pod jej powierzchnią. Jasność komety jest zwykle trudna do prognozowania ze względu na jej emisję i ryzyko rozpadu. Kometa będąc w pobliżu peryhelium orbity emituje duże ilości gazu, których masa sięga kilku ton materii na sekundę (70 ton/s dla komety Halleya).

Trajektoria komety ZTF wśród gwiazdozbiorów nieba północnego. Źródło: Sky and Telescope.

Trajektoria komety ZTF na tle gwiazdozbiorów nieba północnego. Źródło: Sky and Telescope.

 

Kometa ZTF C/2022 E3 porusza się po orbicie zbliżonej do parabolicznej. Z obliczeń wynika, że ekscentryczność orbity wynosi 1,0003. Nachylenie orbity komety do płaszczyzny ekliptyki wynosi 109,169°. W peryhelium orbity znajdowała się w odległości 1,112 AU. Obecnie kometa C/2022 E3 osiągnęła 6,5 – 7 wielkość gwiazdową i na zdjęciach ma zielonkawy kolor. Możemy ją odnaleźć pomiędzy Małą a Wielką Niedźwiedzicą. Powinna być widoczna przez niewielką lunetkę, teleskop czy lornetkę, ale jest tylko z trudem i przy bardzo dobrych warunkach widoczna gołym okiem.

Skrócona nazwa komety (ZTF) wzięła się od „Zwicky Transient Facility”, czyli publiczno-prywatnego instrumentu zlokalizowanego na Mt Palomar, przy pomocy którego została wykryta. Użyto do tego 48-calowego (ponad 120 cm) teleskopu Samuel Oschin, przeszukującego niebo w poszukiwaniu obiektów, które mają zmienny blask lub szybko się poruszają. Wykrywa się w ten sposób planetoidy bliskie Ziemi, supernowe (do tej pory 6600 sztuk) i właśnie komety. Początkowo C/2022 E3 została sklasyfikowana jako asteroida. Jednak dzień po jej odkryciu japońska astronom Hirohisa Sato skierowała tam teleskop i zauważyła otoczkę – znak charakteryzujący kometę. Co ciekawe, kometa była wtedy obiektem zaledwie 17. wielkości gwiazdowej i znajdowała się w odległości 5 jednostek astronomicznych – czyli mniej więcej w odległości Jowisza od Słońca.

Dziś, 1 lutego, kometa ma osiągnąć najmniejszą odległość od Ziemi (42 mln km, czyli około 0,3 odległości Ziemi od Słońca, zwanej jednostką astronomiczną). Okres jej obiegu przy zbliżaniu się do Słońca wynosił 53000 lat, jednak teraz, wskutek perturbacji, kometa najprawdopodobniej opuści Układ Słoneczny na zawsze. W momencie maksymalnego zbliżenia do Ziemi ZTF C/2022 E3 będzie przemieszczała się po niebie z prędkością 6,5 stopnia dziennie! Na przełomie stycznia i lutego kometa będzie dostrzegalna już przez niewielki instrument, najlepiej wczesnym rankiem, tuż po zachodzie Księżyca. Potem podążający ku pełni Księżyc będzie stanowił przeszkodę w obserwacjach.

Na swojej drodze po niebie dokona też szeregu złączeń: z Capellą (5 lutego wieczorem), Marsem )10-11 lutego) czy Aldebaranem (w Byku, 14 lutego, w odległości 1,5 stopnia kątowego). Od tego czasu zacznie najprawdopodobniej słabnąć.

Prognoza na noc z 1 na 2 lutego 2023 roku

Sytuacja synoptyczna: dzisiaj powietrze charakteryzowało się dużą chwiejnością, występowała konwekcja dynamiczna oraz termiczna. W nocy pogodę w Polsce kształtować będzie układ niskiego ciśnienia. W dalszym ciągu powietrze będzie cechowało się dużą chwiejnością. Z zachodu na wschód będzie przemieszczał się front atmosferyczny.

Masa powietrza: pozostaniemy w polarno-morskiej (PPm) masie powietrza. Wilgotność powietrza: 89-98%. Wiatr: południowo zachodni. Prędkość wiatru 9-32 km/h. W porywach do 60-80 km/h na zachodzie kraju.

Opady: mieszane deszczu, deszczu ze śniegiem. Możliwy opad krupy śnieżnej. W górach śnieg. Opady o charakterze ciągłym oraz przelotnym. Opady przelotne charakteryzować się będą zmiennym natężeniem oraz większymi rozmiarami kropel oraz płatków śniegu.

Zachmurzenie: zachmurzenie ogólne całkowite. Na niebie chmury Stratocumulus, Stratus fractus, Cumulus, wbudowane chmury Cumulonimbus, Altocumulus, Cirrus i Cirrostratus. W strefie zachmurzenia chmurami Altocumulus wystąpią wąskie strefy zmniejszonego zachmurzenia.

Warunki obserwacyjne: brak warunków do obserwacji astronomicznych nieba. Pozostaje nam życzyć dobrej pogody w kolejnych dniach.

 

Czytaj więcej:

 

Opracowanie: dr Grzegorz Duniec, dr Marcin Kolonko.

Źródło: CMM IMGW-PIB

Na zdjęciu: Kadry z czasu odkrycia komety ZTF w czerwcu 2022 (u góry) oraz w miarę jaśnienia i zbliżania się do Ziemi (d – dystans od Ziemi) i Słońca (r – odległość od Słońca w jednostkach astronomicznych, UA). Źródło: Didac Mesa Romeu.

Reklama