Preskočiť na obsah Preskočiť na pätu (NCP VaT)
VEDA NA DOSAH – váš zdroj informácií o slovenskej vede

Návštevy z ďalekého vesmíru sú čoraz častejšie

Ján Svoreň

Počas posledných piatich rokov astronómovia objavili medzihviezdnych turistov, ale aj migranta, ktorý sa usadil v slnečnej sústave.

Umelecká predstava asteroidu Oumuamua na žlto-červenom pozadí vesmíru. Zdroj: iStockphoto

Umelecká predstava medzihviezdneho asteroidu Oumuamua. Najdlhšia os má dĺžku v intervale 360 až 800 metrov. Zdroj: iStockphoto.com

Ani o jedinom z vyše 1 101 000 známych vesmírnych telies spomedzi asteroidov a komét sa do roku 2017 nepredpokladalo, že vzniklo mimo slnečnej sústavy. Avšak modely o jej vývoji naznačujú, že orbitálny vývin Jupitera a Saturna mohol vyhnať časť pôvodných planetezimál (niektorých malých mesiacov, ale aj zárodkov planét) do medzihviezdneho priestoru. Očakávame, že rovnaké procesy prebiehajú aj v planetárnych sústavách iných hviezd v Mliečnej ceste.

Bolo len otázkou času a zlepšujúcich sa pozorovacích možností, kedy sa v slnečnej sústave objaví medzihviezdna návšteva. Prelomom bol 19. október 2017. V tento deň Robert Weryk pomocou systému Pan-STARRS1 na prieskum oblohy objavil v observatóriu na havajskej sopke Haleakala objekt 1I/2017 U1, ktorý sa pohyboval rýchlosťou až 6,2 oblúkového stupňa za deň.

Asteroid 1I/2017 U1 Oumuamua

Pri vyhľadávaní obrázkov z predošlých nocí sa ukázalo, že objekt zachytili už 14. a 18. októbra. Pozorovania zo 17-dňového intervalu umožnili vypočítať jeho dráhu s číselnou excentricitou 1,1956 ± 0,0006. Hodnota je dostatočne presná na to, aby sme mohli bez pochybností vyhlásiť, že tento asteroid prišiel z prostredia mimo našej slnečnej sústavy a ako taký je to prvým detegovaným medzihviezdnym objektom.

Aby sme boli presní – nie je to prvý objekt, ktorý je voči Slnku na hyperbolickej dráhe (trajektória, na ktorej je teleso dostatočne rýchle, aby uniklo gravitácii napríklad hviezdy). Občas sa číselná excentricita väčšia ako jeden nameria aj v prípade dlhoperiodických komét, čiže komét, ktoré obehnú okolo Slnka za čas dlhší ako 200 rokov. V tomto smere bola predchádzajúcim rekordérom kométa C/1980 E1 s excentricitou 1,057. Na rozdiel od 1I/2017 U1 však vždy išlo o telesá našej slnečnej sústavy, ktoré získali únikovú rýchlosť gravitačným pôsobením planét.

Označenie 1I/2017 U1 znamená, že ide o prvý objekt z triedy I medzihviezdnych objektov. Meno Oumuamua dostal na Havajských ostrovoch, kde ho objavili, a znamená posol prichádzajúci z dávnej minulosti. Nevieme, ako dlho sa pred návštevou slnečnej sústavy pohyboval medzi hviezdami v Galaxii.

Snímka telesa Oumuamua, ktorú vyhotovil CFHT 22. októbra. Ukazuje veľmi ostro definovaný objekt bez akýchkoľvek známok kometárnej aktivity. Zdroj: DOI: 10.1038/nature25020

Snímka telesa Oumuamua, ktorú vyhotovil CFHT 22. októbra. Ukazuje veľmi ostro definovaný objekt bez akýchkoľvek známok kometárnej aktivity. Zdroj: DOI: 10.1038/nature25020

Oumuamua je tmavočervený asteroid cigarového tvaru, ktorý rotuje s periódou 8,1 hodiny.  Zo zmien jasnosti bolo vidieť, že je extrémne pretiahnutý. Keďže stupeň odrazivosti povrchu (albedo) sa nepodarilo určiť s dostatočnou presnosťou, astronómovia určili jeho rozmery pre dve krajné hodnoty. Pre jasný objekt s odrazivosťou dvadsať percent stanovili polomery telesa 180 na 25 na 25 metrov a pre tmavý objekt s odrazivosťou štyri percentá vychádzajú hodnoty 400 na 60 na 60 metrov.

Spektroskopické merania ukázali, že povrch objektu sa podobá povrchom komét alebo organickým povrchom asteroidov, ktoré sa nachádzajú v slnečnej sústave. Predpokladá sa, že ho pokrývajú organické látky, uhlík a kremičitany.

Čítajte aj

Vďaka tomu, že sa pozorovacie techniky a spracovanie údajov neustále zlepšujú, pravdepodobne pribudnú ďalšie podobné objavy. Podľa teoretických prepočtov môžeme očakávať, že ročne zachytíme v priemere jeden nový medzihviezdny objekt.

Prvý medzihviezdny imigrant objavený v slnečnej sústave

Objekt známy ako Oumuamua sa objavil na popredných miestach všetkých dôležitých médií v roku 2017. Avšak bol len ako turista, ktorý príde a odíde. Na rozdiel od neho je asteroid s pomenovaním (514107) 2015 BZ509 dlhodobý rezident. Spája ich však to, že oba objavili ďalekohľadom Pan-STARRS 1.

Asteroid 2015 BZ509 sa ocitol v hľadáčiku tohto ďalekohľadu 26. novembra 2014. Pomerne malé teleso s priemerom približne tri kilometre má veľmi podobnú obežnú dobu ako Jupiter, a to 11,86 roka. Gravitačné pôsobenie najväčšej planéty slnečnej sústavy udržuje stabilitu tejto dráhy po milióny rokov. Síce nie je celkom jasné, ako sa asteroid na takúto obežnú dráhu dostal, ale predpokladá sa, že v dávnej minulosti k tomu prispela interakcia so Saturnom.

Pohyb asteroidu 514107 po oblohe. Zdroj: C. Veillet/Large Binocular Telescope Observatory

Pohyb asteroidu 514107 po oblohe. Zdroj: C. Veillet/Large Binocular Telescope Observatory

Zaujímavosťou 2015 BZ509 je však jeho pohyb okolo Slnka. Kým prevažná väčšina asteroidov obieha okolo Slnka v rovnakom smere ako naša Zem a ostatné planéty, tento asteroid obieha opačne a sklon jeho dráhy k rovine ekliptiky (rovina obehu Zeme okolo Slnka) je 163 stupňov. Autori štúdie vykonali počítačové simulácie na sledovanie pohybu 2015 BZ509 až do raného obdobia vzniku slnečnej sústavy, pred 4,5 miliardami rokov, keď sa skončilo formovanie planét. Keby 2015 BZ509 vznikol v našej slnečnej sústave, mal by mať rovnaký pôvodný smer ako všetky ostatné planéty a asteroidy, vytvorené z oblaku plynu a prachu. Ukázalo sa však, že 2015 BZ509 bol už v tom období na retrográdnej dráhe (v opačnom smere, ako sa pohybujú planéty okolo Slnka). To znamená, že tu nevznikol, ale musel sa k nám dostať z inej sústavy.

Medzihviezdna kométa 2I/Borisov

Po medzihviezdnom asteroide Oumuamua, ktorý preletel cez slnečnú sústavu v roku 2017, sa objavila aj prvá medzihviezdna kométa – objekt 2I/Borisov s číselnou excentricitou dráhy 3,36.

Objekt objavil Genadij Borisov, profesionálny astronóm, ktorý sa venuje konštrukcii ďalekohľadov, špeciálne na vyhľadávanie komét, 30. augusta 2019 na Kryme. Rýchlo sa ukázalo, že objekt má charakteristiky kométy a nie je súčasťou našej slnečnej sústavy (neobieha okolo Slnka), ale prichádza z medzihviezdneho priestoru.

Na základe pozorovaní objektu astronómovia vypočítali dráhu kométy voči Slnku, kde je jedným z parametrov takzvaná numerická excentricita. Jej hodnota charakterizuje tvar dráhy – ak je excentricita medzi nulou a jednotkou, je dráha eliptická so Slnkom v jednom ohnisku, pre excentricitu väčšiu ako jednotka je dráha hyperbolická, čo znamená, že kométa okolo Slnka len preletí a nikdy viac sa do slnečnej sústavy nevráti – ide o jednorazové stretnutie telies.

V prípade objektu Borisov vyšla excentricita až 3,36, takže možno hovoriť o hyperbolickej dráhe, tým pádom ani medzihviezdnom pôvode nemôžeme pochybovať. Sklon roviny dráhy k rovine ekliptiky je 44 stupňov, z čoho vyplýva, že objekt Borisov sa pri približovaní k Slnku nedostal do blízkosti Jupitera, ktorý by mohol jeho dráhu zmeniť. Skutočne ide teda o medzihviezdnu návštevu.

Kométa Borisov (hmlistý kotúčik pod stredom obrázka) na snímke z 13. septembra 2019. Snímku získali M. Pikler a M. Husárik pomocou 1,3 m ďalekohľadu observatória Astronomického ústavu SAV na Skalnatom Plese. Obrazy hviezd sú predĺžené vďaka pohybu ďalekohľadu, ktorý počas expozície sledoval pohyb kométy medzi hviezdami. Zdroj: J. Svoreň

Kométa Borisov (hmlistý kotúčik pod stredom obrázka) na snímke z 13. septembra 2019. Snímku získali M. Pikler a M. Husárik pomocou 1,3 m ďalekohľadu observatória Astronomického ústavu SAV na Skalnatom Plese. Obrazy hviezd sú predĺžené vďaka pohybu ďalekohľadu, ktorý počas expozície sledoval pohyb kométy medzi hviezdami. Zdroj: J. Svoreň

Do celosvetových pozorovaní tohto objektu sa zapojilo aj observatórium Astronomického ústavu SAV na Skalnatom Plese s ďalekohľadmi s priemermi clony 0,61 metra a 1,3 metra. Astronómovia postupne spresňujú dráhu a získavajú fyzikálne pozorovania. Odhady priemeru kometárneho jadra sú v intervale 1,4 až 16 kilometrov. Ďalekohľad Gran Telescopio Canarias na Kanárskych ostrovoch, jeden z najväčších zrkadlových ďalekohľadov na svete, získal spektrum kométy, ktoré odhalilo, že má podobné zloženie ako kométy slnečnej sústavy.

Kométa 2I/Borisov vznikla buď pri inej hviezde a preletela slnečnou sústavou, alebo pôvodne obiehala okolo Slnka a po interakcii s tretím hmotným telesom sa stala medzihviezdnym objektom podobne, ako sa to stalo v prípade kométy C/1980 E1 (Bowell) začiatkom 80. rokov minulého storočia. Dovtedy bola gravitačne viazaná na Slnko, ale keď preletela blízko Jupitera, urýchlil ju gravitačným pôsobením dostatočne na to, aby dosiahla únikovú rýchlosť zo slnečnej sústavy. Dráha kométy C/1980 E1 sa zmenila z eliptickej na hyperbolickú s excentricitou 1,057 a kométa smeruje do medzihviezdneho priestoru.

Objavenie objektu Borisov necelé dva roky po objekte Oumuamua podnietilo diskusiu o počte medzihviezdnych objektov v našej slnečnej sústave. David E. Trilling z univerzity vo Flagstaffe spolu s deviatimi spolupracovníkmi skúmali, s akou pravdepodobnosťou sa dá takýto objekt odhaliť.

Predpokladali, že pri tvorbe planét unikne zo vznikajúcej planetárnej sústavy do medzihviezdneho priestoru hmota s veľkosťou dvadsať hmotností Zeme, čo je prijímaná hodnota pre slnečnú sústavu. Pri súčasnej úrovni detekcie takýchto medzihviezdnych objektov je odhad 0,2 za rok, pri rozsiahlejšej a detailnejšej detekcii sa počet zvýši na jeden za rok. Máme sa teda na čo tešiť!

O autorovi

Ján Svoreň

Ján Svoreň | externý autor

doc. RNDr. Ján Svoreň, DrSc.

  • V rokoch 1967 až 1972 vyštudoval astronómiu a geofyziku na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Komenského v Bratislave.
  • Od roku 1981 je vedeckým pracovníkom Astronomického ústavu Slovenskej akadémie vied v Tatranskej Lomnici. Venuje sa výskumu medziplanetárnej hmoty, predovšetkým komét a meteorov.
  • V roku 2016 získal Cenu ministra školstva, vedy, výskumu a športu SR za vedu a techniku v kategórii Popularizátor vedy.
  • V roku 2002 pomenovala Medzinárodná astronomická únia asteroid 1999 TE6 jeho menom – Svoreň.
  • Doposiaľ publikoval vyše 280 vedeckých a odborných publikácií.
  • Od roku 2002 je predsedom Vedeckého kolégia Slovenskej akadémie vied pre vedy o Zemi a vesmíre.
  • Je členom Medzinárodnej astronomickej únie aj Slovenskej astronomickej spoločnosti pri SAV.

Operačný program MSSR

Investícia do Vašej budúcnosti
Tento projekt je podporený z Európskeho fondu regionálneho rozvoja

Táto webová stránka vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Podpora národného systému pre popularizáciu výskumu a vývoja
(kód ITMS: 313011T136), spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.