Halova-Boppova kométa: Objavili ju pred tridsiatimi rokmi

Kométa C/1995 O1 Hale-Bopp s najdlhšou viditeľnosťou je nesporne kométou 20. storočia.

Keď v noci z 22. na 23. júla 1995 objavili kométu C/1995 O1 Hale-Bopp, z ktorej sa neskôr vykľula kométa storočia, astronómovia boli na jej dôkladné preskúmanie pripravení. Využili mnohé postupy a metódy vyskúšané pri Halleyho kométe s výnimkou sledovania z bezprostrednej blízkosti.

Návrat periodickej Halleyho kométy v roku 1986 priniesol zdvojnásobenie našich vedomostí o kométach, pričom sa radikálne zmenili najmä vedomosti o rozmeroch, zdrojoch aktivity a odrazovej schopnosti kometárnych jadier. Keďže Halova-Boppova kométa je dlhoperiodická kométa s vopred nepredpovedaným návratom, z časových dôvodov nebolo možné naplánovať, pripraviť a vypustiť sondu do jej blízkosti, čo by určite bolo pomohlo pri lepšej interpretácii mnohých nečakaných objavov.

Americkí amatérski astronómovia Alan Hale a Thomas Bopp objavili kométu nezávisle od seba 23. júla 1995 ako objekt s jasnosťou 10,5 magnitúda. Kométa bola v čase objavu až za dráhou Jupitera. Na základe jej jasnosti v čase objavu vedci odhadli, že keď kométa prejde najbližšie popri Zemi a Slnku (v marci a apríli 1997), môže byť pre pozemských pozorovateľov veľmi nápadným objektom.

Táto predpoveď sa naplnila: najväčšiu jasnosť dosiahla po prechode perihéliom 1. apríla 1997, keď, odhliadnuc od zapadajúceho Síria a nadránom vychádzajúceho Jupitera, bola najjasnejším objektom oblohy. Voľným okom bola kométa viditeľná rekordných 569 dní, čo je dvakrát dlhšie ako predchádzajúci rekord Veľkej kométy z roku 1811. Kométu pozorovali aj Vesmírnym ďalekohľadom Jamesa Webba, ktorý ju 9. júla 2022 zachytil vo vzdialenosti 46,2 astronomickej jednotky od Slnka (astronomická jednotka je stredná vzdialenosť Zeme od Slnka, približne 150 miliónov kilometrov).

Počas obdobia najväčšej jasnosti v marci a apríli 1997 bolo možné získať kvalitné obrázky aj s malými ďalekohľadmi, dokonca aj s bežnými fotoaparátmi. Na Slovensku desiatky amatérov a pracovníkov hvezdární získalo množstvo snímok: od strohých záberov hovoriacich niečo len ľuďom s astronomickým poznaním až po romanticky ladené krajinky s kométou. Vďaka úsiliu pracovníkov hvezdárne v Žiari nad Hronom sa podarilo značnú časť týchto nevšedných obrázkov zhromaždiť v rámci súťaže o najlepšie snímky a zachovať ich tak aj pre históriu.

Jupiter impozantne zmenil jej dráhu

Skorý objav kométy až za dráhou Jupitera poskytol veľký počet pozorovaní, preto vieme o jej dráhe pozoruhodné podrobnosti. Kométa sa priblížila do vnútornej slnečnej sústavy po dráhe s obežnou dobou 4 211 rokov a vzdialila sa po dráhe s obežnou dobou 2 392 rokov. Vzdialenosť afélia (najvzdialenejšieho bodu dráhy od Slnka) sa zmenšila z 525 na 354 astronomických jednotiek. Impozantné zmenšenie obežnej elipsy spôsobené gravitačným pôsobením Jupitera nie je jediným zaujímavým výsledkom z tejto oblasti. Dráha kométy v priestore je takmer kolmá na rovinu ekliptiky (89,3º), vďaka čomu bola kométa v určitom období viditeľná zo Slovenska nepretržite.

Spätnou integráciou pohybu kométy sa ukázalo, že tesne pred predchádzajúcim prechodom popri Slnku, ktorý sa udial 7. júna 2215 pred n. l., kométa absolvovala veľmi blízke priblíženie k Jupiteru, ktorý podstatne zmenil jej dráhu. Pri takýchto tesných priblíženiach nie je možné vzhľadom na násobenie chýb vystopovať celkom presne predchádzajúci pohyb telesa. V tomto prípade je však veľmi pravdepodobné, že práve tento prechod okolo Jupitera usmernil kométu po prvýkrát prichádzajúcu z Oortovho oblaku komét do vnútornej slnečnej sústavy.

Mimoriadna jasnosť kométy umožnila jej podrobné štúdium aj vo veľkých vzdialenostiach od Slnka. Aj v minulosti sa niektoré kométy fyzikálne sledovali vo vzdialenostiach vyše 2,8 astronomickej jednotky, čo sa všeobecne prijíma ako hranica prudkého poklesu účinnosti sublimácie vodného ľadu.

Mimo astrometrických pozorovaní, ktoré, samozrejme, týmto nie sú obmedzené, sa fyzikálne pozorovania komét vo veľkých heliocentrických vzdialenostiach väčšinou obmedzovali na odhady jasnosti málo aktívnych kometárnych jadier. Halova-Boppova kométa však umožnila použiť na jej štúdium fotometriu, zobrazovanie prachovej komy i multispektrálnu spektrometriu.

V heliocentrických vzdialenostiach viac ako 6 astronomických jednotiek bola dlhodobá aktivita tejto kométy na úrovni aktivity iných komét počas krátkych výbuchov jasnosti. V jej kome prebiehali mnohé búrlivé deje, ktoré často na dlhé mesiace prekryli očakávané zmeny jasnosti súvisiace so zmenou geometrickej polohy voči Zemi a Slnku.

Prach dominoval nad plazmou

Analýzou žiarenia v jednotlivých charakteristických molekulárnych pásoch sa potvrdilo, že pri riadení aktivity kométy v menších vzdialenostiach od Slnka dominovala voda. Vo väčších vzdialenostiach bol dominantným oxid uhoľnatý (CO). Väčšina ďalších molekúl sledovala v produkcii priebeh oxidu uhoľnatého, no v blízkosti Slnka sledovali všetky vrátane oxidu uhoľnatého produkciu vody.

Vzhľadom na obrovskú aktivitu tejto kométy jediným dôstojným štandardom na porovnanie je Halleyho kométa. Hoci vieme, že Halleyho kométa pri každom návrate vytvára celú škálu prejavov aktivity, v porovnaní s Halovou-Boppovou kométou vyzerala ako spiaca princezná. V jednotlivých emisiách a obdobiach produkovala Halova-Boppova kométa 4- až 20-krát viac molekúl než Halleyho kométa v rovnakej vzdialenosti od Slnka. Pomer v produkcii prachu bol 75 : 1 až 200 : 1 v prospech Halovej-Boppovej kométy.

Komu kométy vytvárali tri zdroje: molekuly vody a častice prachu z povrchu jadra, niektoré molekuly uniknuté z prachových zŕn v kome a prchavejšie látky než voda z vnútra pórovitého jadra. Z pomerov kvantových stavov orto k pare pre molekulu vody vyšla teplota prostredia, v ktorom sa formovalo jadro Halovej-Boppovej kométy, na 25 kelvinov.

Obrovské jadro

Teplota povrchu jadra v perihéliu (najbližšom bode dráhy voči Slnku) dosiahla 310 kelvinov. Na základe merania rôznych fenoménov sa určila doba rotácie jadra na 11,3 hodiny. Geometria rotačnej osi, ako aj poloha dráh kométy a Zeme spôsobili, že sme sa pozerali prakticky na pól rotácie jadra. V prospech toho hovorí aj tvar pozorovaných špirálových štruktúr prachových a CN obálok.

Obálky boli tvorené zvlášť prachovými zrnami a zvlášť molekulami CN. Prstence CN sa šírili expanznou rýchlosťou až 1 400 m/s. Jedným z dôvodov anomálnej aktivity Halovej-Boppovej kométy boli mimoriadne rozmery jej jadra. Na určenie rozmerov jadra použili pozorovatelia celú škálu dostupných metód. Výsledkom je polomer s veľkosťou 20 až 35 kilometrov (bežné periodické kométy majú jadrá s priemerom 1 až 3 kilometre). Kométa sa prejavila aj v oblasti dovtedy spochybňovaného röntgenového žiarenia. Zistila sa pomerne tesná korelácia miesta emisie röntgenového žiarenia s oblasťami prachu v kome.

Objav sodíkového chvosta

Najväčšou ozdobou každej kométy je chvost. Kométa storočia nám neostala ani v tejto oblasti nič dlžná a vytvorila hneď tri chvosty. Okrem zvyčajných – úzkeho a priameho plazmového a širokého a zakriveného prachového – aj doteraz nevídaný chvost sodíkový. Plazmový chvost dosiahol v perihéliu dĺžku 15º. Najväčšiu dĺžku 23º dosiahol 7. apríla. Bolo to takmer 1,55 astronomickej jednotky alebo úctyhodných 232 miliónov kilometrov.

Objavenie sodíkového chvosta bolo obrovským prekvapením, a to aj napriek tomu, že sodík v kométach až taký vzácny nie je. Atóm sodíka je jedným z najefektívnejšie interagujúcich so slnečnými fotónmi. Pri jasných kométach, ako je napríklad Mrkos 1957 V, Bennett alebo West, sa pozorovala dvojitá sodíková čiara v 589,0 a 589,6 nanometra.

Podľa zmeranej produkcie vody a sodíka možno odhadnúť, že na vytvorenie sodíkového chvosta sa minulo len 0,1 percenta sodíka obsiahnutého v kométe. Ako najpravdepodobnejšie zatiaľ vychádza, že zdrojom sodíka boli submilimetrové častice z prachového chvosta kométy. Nenašiel sa žiadny dôkaz jeho pôvodu v jadre alebo v iónovom chvoste.

(RR)