Další mezihvězdný návštěvník - kometa Borisov (2)

?Představte si následující situaci: V naší Sluneční soustavě se nečekaně objevil vzácný host. Astronomové zaregistrovali kometu, která rovinu oběhu planet jen proťala a krátce na to se chystá zmizet v hlubinách vesmíru.  

Jak o ní zjistit co nejvíce informací? Tak rychle není k dispozici žádná sonda, která by k ní mohla doletět. Věda ale naštěstí není úplně bezzubá. I v takové situaci se může spolehnout na teleskopy a měření v různých oblastech elektromagnetického spektra. 

Existují důmyslné plány, které jen na základě pozorovaných vlastností odhalí zajímavá fakta. S jejich pomocí se pak dá odvodit například složení materiálu komety… 

Barva

Jedním z nejjednodušších experimentů je nejspíš zjištění barvy komety. Pozoruje se tu tzv. reflexní spektrum - jednoduše odražené světlo. Na kometu, stejně jako na všechny ostatní tělesa a v naší soustavě, dopadá určité množství slunečního světla. To se od povrchové vrstvy částečně odráží a částečně se v ní pohlcuje. Přitom záleží na druhu materiálu - každá látka reaguje jinak. 

V běžném nám známém světě tomuto fenoménu říkáme “mít barvu”. To, co vidíme očima nebo teleskopem v tvz. viditelné části spektra, je zbytek vlnových délek, které zbyly po kontaktu s tělesem. 

Pokud objekt pohltil červenou část spektra, vidíme tu část, která červenou barvu postrádá. Pokud například těleso pohlcovalo modřejší část spektra, zbývá pro naše oči spíše načervenalá barva. 

A přesně to je případ běžných objektů ve Sluneční soustavě - a také nové komety, která přiletěla od cizí hvězdy. Její barva se podobala tomu, co pozorujeme u domácích komet s dlouhou i krátkou periodou, asteroidů na oběžné dráze Jupiteru (tzv. Trojané) nebo různých transneptunických objektů (objektů, které se pohybují za drahou Neptunu). Všechna tato tělesa mají načervenalou barvu. 

To je samozřejmě zajímavý fakt. Napovídá, že hmota komety by mohla být velice podobná té, ze které se zformovala naše vlastní soustava. Znamenalo by to, že i hmota zatím neznámé hvězdné soustavy, ze které přiletěl exotický host, byla podobná. A pokud byla podobná, mohla se z nich vytvořit podobná tělesa - se všemi důsledky, včetně možného vývoje života na jedné ze šťastných vnitřních planet. 

Měřením barvy objektu ale samozřejmě možnosti vědců nekončí. V rukávu mají ještě další mocnou “zbraň” - měření polarizace světla. 

Polarizace

Světlo se dá fyzikálně popsat jako elektromagnetické vlnění. Ve své surové formě se tyto částice vlní ve všech možných směrech - žádný z nich není mimořádně oblíbený. 

Jinak je to ale u světla, které se střetlo s nějakou překážkou, například s novou kometou Borisov. Po kontaktu s její hmotou totiž dojde ke změně, kdy vlna kmitá už jen kolmo na rovinu odrazu. 

Není to nic mimořádného. Každé světlo odražené od rovinného předmětu je alespoň částečně polarizované. Fotografové to využívají, když na objektiv svého fotoaparátu našroubují tzv. polarizační filtr. S jeho pomocí umí eliminovat rušivé odrazy světla na vodní hladině nebo oknech budov. Filtrem procházejí jen ty vlny, které kmitají v určitém směru. “Surové” a ničím neodražené světelné paprsky vždycky obsahují také část světla, která filtrem projde bez problémů. Polarizované světlo, odražené například sklem nebo vodní hladinou, ale při určitém úhlu natočení takový filtr zachytí. 

Vzhledem k tomu, že se světlo rozptyluje také při průchodu atmosférou - dochází i zde k částečné polarizaci. Také takový druh polarizovaného světla umí polarizační filtr zachytit a eliminovat. Výsledkem jsou čistší fotografie bez zamlžení vzdálených objektů (oparu) nebo tmavší a intenzivnější barva nebe. 

K polarizaci dochází především při odrazu od lesklých a nekovových předmětů nebo při průchodu materiálem, který může světlo polarizovat (kapaliny nebo plyny). 

Jelikož je tento jev chronicky známý a prozkoumaný, dá se využít i k výzkumu tak vzdáleného objektu, jakým je kometa. 

Polarizovaná část slunečního záření, které na kometu dopadá, mění své vlastnosti v závislosti na tom, jak se mění úhel dopadu záření. Zároveň ho také ovlivňuje index lomu materiálu - tedy jeho chemické složení. A nejen to - výsledky měření polarizace vypovídají navíc ještě také o tom, jakou velikost a tvar mají částice, které světlo odrážely. 

Krátce - pomocí rozboru polarizovaného světla se dá zjistit, z čeho se kometa skládá, jak velké jsou částice, které vidíme a navíc také, jaký mají zhruba tvar.

Typy (domácích) komet

Vědci, kteří se věnují kometám a jejich vlastnostem, rozdělili komety do dvou kategorií. Na komety s nízkou a vysokou polarizací dopadajícího světla. Odlišné chování se tu připisuje rozdílnému složení. Liší se u nich poměr plynu a prachu v komě (obálce komety, která ji obklopuje při jejím pobytu blízko u Slunce). 

Čím vyšší je podíl prachu a menší plynu - tím více polarizuje kometa sluneční světlo. Je to logické. Na molekulách plynů sice také probíhá polarizace (může za to rozptyl světla), silnější je ale polarizace odrazem na pevných částečkách hmoty (prachu). Vyšší podíl plynu tedy zmenšuje celkovou polarizaci světla kometou. 

Také rozměry částic mají na polarizaci přímý vliv. Větší a kompaktnější částice vyvolávají nízký stupeň polarizace. Ve vysoce polarizačních kometách jsou částice menší a poréznější, schopné osídlit koma a vytvářet prostředí s vysokým poměrem prachu k plynu. 

Komety s větším množstvím plynu v komě - jsou staré komety nebo komety s krátkou periodou. Obíhají blíže ke Slunci a je na nich znát jeho dlouhodobý vliv.

Prašné komety mívají delší periodu, většinu času se nachází ve velkých vzdálenostech od centra Sluneční soustavy a sluneční vítr na nich zanechal menší stopy. 

Úplně “nové” komety, které se vydávají ke Slunci poprvé, musí být “prašné”. Sluneční záření a s ním spojená vyšší teplota ve vnitřní části systému, na ně má vliv poprvé. 

Existuje také třetí třída komet, která byla dosud reprezentována jednou jedinou kometou - objektem C/1995O1, která dostala civilní jméno Hale-Bopp. 

Komety třídy Hale-Bopp

Kometa Hale-Bopp byla pozorována 23. července 1995 hned dvěma astronomy: Alanem Hale v Novém Mexiku a Thomasem Boppem v Arizoně. Později se mělo ukázat, že byla zachycena už  v roce 1993 observatoří Siding Spring (Austrálie), tehdy jí ale nebyla věnována pozornost. 

Periodicita se odhaduje na více než 2500 roků. Perihelem procházela 1. dubna 1997 a stala se nejjasnější kometou dvacátého století. Bylo ji možné pozorovat pouhým okem po dobu 18 měsíců. 

Vědci mohli kometu sledovat po velmi dlouhou dobu. Ukázalo se,  že její atributy se značně liší od obou výše zmíněných druhů komet. Vykazovala jiný nárůst polarizace v čase a také jiné aspekty nesouhlasily s chováním jiných komet. 

Zvláštní polarizační chování bylo vysvětleno nadvládou malých částic v plynoprachové obálce komety. Potvrdila to také infračervená spektroskopie, která odhalila v materiálu komety silikáty, látky, tvořící prachová zrnka. 

Vědci došli k závěru, že Hale-Bopp vznikla ve vnější sluneční soustavě, při teplotách kolem 30 ± 10 K. Ke Slunci se před rokem 1997 dostala pravděpodobně jen jednou. Odhaduje se, že to mohlo být v roce 65 před naším letopočtem. 

Naznačuje tomu fakt, že byly v její obálce pozorovány výtrysky a značná aktivita. Vysvětluje se to tím, že se při první návštěvě teplejšího vnitřního slunečního systému odpařily vnější a rovnoměrnější povrchové vrstvy materiálu (materiál kondenzovaný na povrchu dlouho poté, co se samotná kometa formovala z menších těles) - a odkryly vnitřní komplikovanější strukturu. Při druhém návratu pak měla kometa dynamičtější chování - nestejnoměrnost jejího materiálu se projevila zajímavějším chováním. 

Na rozdíl od ní tomu byla kometa 2I/Borisov polarimetricky homogenní a nevykazovala žádné známky aktivních oblastí - nebyly vidět žádné výtrysky hmoty, přispívající ke tvorbě komy. 

Znamená to, že pravděpodobně nikdy neprošla blízko Slunce ani žádné jiné hvězdy a může představovat první skutečně nedotčenou kometu, která kdy byla pozorována. Mohla se dostat z vnější části svého mateřského systému přímo do chladného mezihvězdného prostoru, kterým putovala nerušeně až do chvíle, kdy ji svou gravitací ovlivnilo Slunce. 

Sesterské planetární soustavy

Jistě si dovedete představit nadšení vědců, kteří zjistili, že se kometa Borisov ze všeho nejvíce podobá právě své sestře s názvem Hale-Bopp. 

Znamená to, že obě komety sice vznikaly v různých hvězdných soustavách - fyzikální podmínky a chemické složení hmoty při jejich vzniku ovšem byly podobné. Sluneční soustava se podobá oné zatím neznámé soustavě, ze které dorazila kometa Borisov. 

Vědci si to samozřejmě nemohou dovolit - my ale ano. A tak můžeme směle popustit uzdu fantazii a představovat si cizí planety, podobné těm našim. I tamní obří planety kdysi podstoupily migraci svým systémem. 

Při této příležitosti z něj byly vyvrženy některé komety (například kometa Borisov), zatímco jiné se vydaly do nitra systému, aby tam zanesly na suché kamenné planety vodu. Možná tak položily první kámen k procesům, které skončily vznikem života.