Polacy: burzliwa przeszłość planetoidy ‘Oumuamua

‘Oumuamua to pierwsza zaobserwowana planetoida, która dotarła do Układu Słonecznego z przestrzeni międzygwiazdowej. Skąd tam się w ogóle wzięła? Najprawdopodobniej została wyrzucona ze swego macierzystego układu planetarnego. Zespół naukowców pod kierunkiem astronomów z Uniwersytetu Jagiellońskiego przeprowadził jej najdokładniejsze jak dotąd obserwacje z wykorzystaniem ogromnego teleskopu Gemini North na Hawajach. Z badań wynika, że ‘Oumuamua nie wiruje w typowy sposób wokół jednej ze swych głównych osi, lecz zdaje się „koziołkować” w przestrzeni kosmicznej. Wskazuje to na jej dawną kolizję, do której doszło zapewne jeszcze w jej macierzystym układzie planetarnym. Wyniki polskich naukowców ukazały się właśnie w „Nature Astronomy”.

‘Oumuamua, o której pisaliśmy już w „Uranii” wcześniej, została po raz pierwszy dostrzeżona przez teleskop Pan‐STARRS 19 października 2017 roku. Z jednej strony jej pozasłoneczne pochodzenie było ogromną sensacją, z drugiej jednak, astronomowie od dawna oczekiwali takiego ciała. Podejrzewali bowiem, że podobne obiekty mogą być powszechne także w innych układach planetarnych, a stamtąd mogą być wyrzucane w przestrzeń międzygwiazdową na skutek oddziaływań grawitacyjnych. Jak zauważa Michał Drahus z Obserwatorium Astronomicznego UJ (jeden z głównych autorów nowej pracy), ciało to stanowi długo wyczekiwany, pierwszy pomost pomiędzy pozasłonecznymi układami planetarnymi a naszym Układem Słonecznym.

Polski zespół z Krakowa rozpoczął własne badania ‘Oumuamua natychmiast po oficjalnym ogłoszeniu odkrycia. Jednak obserwacje te nie były proste. Obiekt miał niewielką jasność, a dodatkowo systematycznie słabł, oddalając się (raz na zawsze!) od Słońca i Ziemi. Wiedzieliśmy od początku, że wykonanie wartościowych pomiarów będzie możliwe wyłącznie przy pomocy najpotężniejszych teleskopów na świecie – dodaje Piotr Guzik, doktorant w Obserwatorium Astronomicznym UJ i drugi z głównych autorów publikacji.

Zdjęcie: Teleskop Gemini North, jeden z największych i najbardziej zaawansowanych teleskopów optycznych na świecie. Źródło: Gemini Observatory / AURA.

Zespół otrzymał na swoje badania 12 godzin czasu obserwacyjnego na teleskopie Gemini North (Hawaje) o średnicy lustra 8,1 metra. W ciągu dwóch nocy obserwacji naukowcy wykonali ponad 400 precyzyjnych zdjęć ‘Oumuamua, które pozwoliły skonstruować najdokładniejszy obraz obiektu i jego najbliższego otoczenia (widoczny na zdjęciu poniżej). Ukazał on między innymi zaskakujący brak charakterystycznego dla komet warkocza i otoczki, dostarczając tym samym najmocniejszego dowodu na to, że ‘Oumuamua jest fizycznie planetoidą. Wynik ten jest bardzo ważny, ponieważ spodziewano się, że odkrywane obiekty międzygwiazdowe będą w przeważającej większości kometami – wyjaśnia Piotr Guzik.

Zdjęcie: Ultraczuła fotografia 'Oumuamua o łącznym czasie naświetlania ponad 3,5 godziny. Została skonstruowana przez polski zespół poprzez złożenie całego materiału obserwacyjnego uzyskanego teleskopem Gemini North. Ciemne artefakty po lewej i prawej stronie ciała powstały w trakcie procedury odejmowania tła nieba i nie mają wpływu na uzyskane wyniki. Źródło: publikacja zespołu.

Jeszcze ciekawsze okazało się dokładniejsze zbadanie zmian blasku planetoidy. Zmiany takie pojawiają się w sposób naturalny wtedy, gdy obiekt o nieregularnym kształcie obraca się, przez co ma miejsce ciągła zmiana ilości obijanego od niego światła słonecznego. Polacy odkryli, że jasność ‘Oumuamua zmieniała się aż jedenastokrotnie podczas pełnego obrotu ciała. To niespotykane w naszym Układzie Słonecznym, co jednak z tego właściwie wynika?

Na zdjęciu: Zmiany blasku planetoidy ‘Oumuamua w ciągu dwóch kolejnych nocy. Górny panel przedstawia jasność w liniowej skali strumienia, natomiast dolny w logarytmicznej skali magnitud. Źródło: publikacja zespołu.

Przede wszystkim informacje o kształcie obiektu. Modelowanie komputerowe, które przeprowadził Wacław Waniak z Obserwatorium Astronomicznego UJ, wykazało, że planetoida musi być silnie wydłużona – jednak niekoniecznie aż tak bardzo, jak zdawało się to wynikać z wcześniejszych obliczeń. Jej rozmiar szacowany jest na 150 metrów, natomiast gęstość – również wbrew wcześniejszym ustaleniom innych zespołów – może nie różnić się od typowej gęstości planetoid w Układzie Słonecznym.

Co więcej, dane obserwacyjne pokazują, że powtarzalność zmian blasku pomiędzy kolejnymi obrotami ciała nie jest doskonała – pojawiają się wyraźne odchyłki. Po wykluczeniu innych możliwości Polacy doszli do wniosku, że ‘Oumuamua nie wiruje ruchem prostym, lecz raczej „koziołkuje” w przestrzeni – i to od setek milionów czy nawet miliardów lat. Świadczy to najprawdopodobniej o pradawnej kolizji, do której doszło w macierzystym układzie planetarnym planetoidy. Oznacza to też, że tego typu zderzenia mogą być w innych układach planetarnych powszechne.

Wyniki badań ukazały się 1 maja 2018 roku w miesięczniku Nature Astronomy. Zostały uzyskane przy znaczącym finansowym wsparciu Narodowego Centrum Nauki w ramach programu SONATA BIS (nr projektu 2016/22/E/ST9/00109). Opisany projekt stanowi część tematyki badawczej realizowanej w Zakładzie Astronomii Gwiazdowej i Pozagalaktycznej Obserwatorium Astronomicznego UJ.

Czytaj więcej: