‘Oumuamua miała własny „naturalny” napęd? Naukowcy rozwiązali zagadkę komety udającej statek kosmitów

W tym artykule:

1. Zagadkowa ‘Oumuamua
2. Długa podróż przez obszar międzygwiazdowy
3. Zmiana składu chemicznego komety
4. Pełne wyjaśnienie zagadki ‘Oumuamuy

W 2017 r. w pobliżu Ziemi pojawiło się nieduże ciało niebieskie o niezwykłym kształcie. Było długie i płaskie. Niektórym kojarzyło się z cygarem, innym z naleśnikiem. Obiekt został zaobserwowany przez teleskop Pan-STARRS1 pracujący na wyspie Maui, na Hawajach. Nazwano go wywodzącym się z hawajskiego słowem ‘Oumuamua, które można przetłumaczyć jako „pierwszy posłaniec”.

Odkrycie ‘Oumuamua stało się sensacją. Kosmiczne cygaro okazało się pierwszym wykrytym obiektem, który pochodził spoza Układu Słonecznego. Miało pewne bardzo nietypowe cechy, które podziałały na wyobraźnię nawet z reguły trzeźwo myślącym naukowcom.

Zagadkowa ‘Oumuamua

‘Oumuamuę obserwowano przez cztery miesiące 2017 roku. Nakreślono jego orbitę oraz prędkość, wynoszącą ok. 87 km na sekundę (312 tys. km/godz.). Zauważono przy tym, że obiekt, oddalając się od Słońca, przyspiesza.

To tzw. niegrawitacyjne przyspieszenie stanowiło niespodziankę. Co mogło być jego przyczyną? ‘Oumuamua wyglądała jak asteroida, jednak asteroidy poruszają się wyłącznie w wyniku oddziaływania grawitacji. Tymczasem na ‘Oumuamuę najwyraźniej działała jeszcze jakaś inna, dodatkowa siła.

Czym był pierwszy międzygwiezdny przybysz spoza Układu Słonecznego? Jest nowa teoria o ′Oumuamua

Asteroida, odłamek planety, a może statek kosmiczny? ′Oumuamua to jedna z największych astronomicznych zagadek ostatnich lat.

Rozwiązaniem byłoby wykazanie, że ‘Oumuamua jest kometą. Z komet, topniejących w pobliżu Słońca, uwalniają się gazy i pyły. Działa to na nie trochę jak napęd statku kosmicznego – dając im lekkiego „kopa”. Jednak ‘Oumuamua nie miała najbardziej charakterystycznych cech komety. Czyli jasnej komy (otoczki) oraz ciągnącego się za nią rozświetlonego ogona. Czyżby ta ni to asteroida, ni to kometa, która przyspiesza sama z siebie, była obiektem pozaziemskiego pochodzenia?

Do takiego wniosku doszedł prof. Abraham Loeb, astrofizyk z Harvardu. Prof. Loeb publicznie stwierdził, że ‘Oumuamua mogłaby być wrakiem statku kosmicznego zbudowanego przez Obcych.

Obiektem zainteresował się program poszukiwania życia pozaziemskiego SETI. Jednak nie znaleziono niczego wskazującego, że mógłby być sztucznym tworem.

Długa podróż przez obszar międzygwiazdowy

Zainteresowanie, jakie wzbudziła ‘Oumuamua, sprawiło, że obiekt był uważnie obserwowany tak długo, jak długo dało się go śledzić z pomocą teleskopów. Obserwacje te zaowocowały dużą ilością zgromadzonych danych. Ich analiza doprowadziła do rozwiązania zagadki nietypowej komety. W najnowszym numerze „Naturze” przestawili je Jennifer Bergner, chemiczka z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i Darryl Seligman, astrofizyk z Uniwersytetu Cornella.

Naukowcy przyjęli, że gdy ‘Oumuamua opuszczała swój układ macierzysty, była typową kometą. Podobnie jak te, które znamy z Układu Słonecznego, stanowiła brudną kulę zamarzniętego wodnego lodu. Później jednak przez długi czas podróżowała przez obszar międzygwiazdowy. Przez cały ten czas była bombardowana przez promieniowanie kosmiczne.

Zmiana składu chemicznego komety

Wtedy właśnie jej struktura zaczęła się zmieniać. Jennifer Bergner wpadła na ten trop, sięgając po wyniki eksperymentów prowadzonych w latach 70., 80., i 90. zeszłego wieku. W ich trakcie bombardowano lód wysokoenergetycznymi cząstkami symulującymi promieniowanie kosmiczne. Pod ich wpływem w lodzie tworzył się wodór molekularny (H₂). Nie uwalniał się jednak, tylko pozostawał uwięziony w lodzie – w powstających w jego środku bąblach.

To właśnie spotkało ‘Oumuamuę w czasie jej międzygwiezdnej podróży. Gdy zaś wleciała do Układu Słonecznego, ciepło Słońca ogrzało powierzchnię komety. W rezultacie lód, z którego się składała, zmienił swoją postać z amorficznej na krystaliczną. Przy okazji uwolnił się zawarty w nim wodór. To z kolei sprawiło – ogłosili Bergner i Seligman – że ‘Oumuamua poruszała się z niegrawitacyjnym przyspieszeniem.

Takie wyjaśnienie było już proponowane. Jednak dotychczas naukowcy nie wiedzieli, jaki gaz uwalniający się z komety mógłby powiększyć jej prędkość. Wskazywano na azot lub tlenek węgla. Sam Seligman opublikował pracę, w której typował stały wodór jako źródło „naturalnego napędu” ‘Oumuamuy.

Pełne wyjaśnienie zagadki ‘Oumuamuy

Tamte teorie były jednak niekompletne. Nie tłumaczyły np., co działo się z ‘Oumuamuą w czasie podróży przez obszar międzygwiazdowy – trwającej dziesiątki milionów lat. Bergner i Seligman zaproponowali zaś kompletny scenariusz losów ‘Oumuamuy.

Na początku pojawia się w nim lodowa kometa podobna do tych, jakie znamy z komet Układu Słonecznego. Następnie przechodzi ona ciąg przemian fizycznych w wyniku bombardowania przez promieniowanie kosmiczne. Po znalezieniu się w pobliżu innej gwiazdy – Słońca – pod wpływem ciepła uwalnia się z niej wodór molekularny. Ciągłe wyrzucanie gazu sprawia, że obiekt zaczyna przyspieszać, jakby miał silnik.

Gigantyczna kometa zmierza w kierunku Słońca. Co wiemy o komecie Bernardinelli-Bernstein?

Ogromna kometa, o średnicy od 100 do 200 km odwiedza właśnie Układ Słoneczny po raz pierwszy od 3 mln lat. Jednak by zobaczyć kometę Bernardinelliego-Bernsteina wciąż konieczny będzie tel...

Co ciekawe, w przypadku ‘Oumuamuy zadziałało to tylko dlatego, że kometa była nieduża, o długości kilkuset metrów. Gdyby wymiarowano ją w kilometrach, uwalnianie się gazu dałoby zbyt słaby efekt. Obiekt nie przyspieszałby.

Model zaproponowany przez badaczy wyjaśnia również, dlaczego ‘Oumuamua nie miała komy. – Nawet jeśli w lodowej matrycy tej komety znajdował się pył, w jej przypadku nie następowała sublimacja lodu [czyli przemiana ze stanu stałego od razu w gazowy – przyp. red.] – mówi Seligman. – Wystarczyło, by doszło do przearanżowania lodu, by uwolnił się H₂. A pył nigdy nie opuścił komety – dodaje badacz. I nie utworzył ani komy, ani ogona.

Zdaniem Seligmana wszystkie zagadki ‘Oumuamuy zostały ostatecznie wyjaśnione. Natomiast może nas czekać więcej odkryć. Wiadomo już, że w 2014 r. w atmosferze Ziemi spłonął obiekt spoza Układu Słonecznego. Naukowcy zastanawiają się też, czy u wybrzeży Papui Nowej Gwinei spoczywa meteoryt spoza Układu Słonecznego.

Źródło: Nature.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com