W śledzeniu 3I/ATLAS pomagają Marsjanie. To próba generalna dla obrony planetarnej
Europejska Agencja Kosmiczna dokonała przełomu w astronomii - po raz pierwszy w historii wykorzystano sondę krążącą wokół Marsa do precyzyjnego wyznaczenia trajektorii obiektu międzygwiezdnego.
Udało się zwiększyć dokładność przewidywań położenia komety 3I/ATLAS aż dziesięciokrotnie, a to wszystko dzięki misji ExoMars Trace Gas Orbiter badającej atmosferę Czerwonej Planety od 2016 r. To nie tylko imponujące osiągnięcie technologiczne, lecz także ważny test procedur obrony planetarnej - mimo że sama kometa nie zagraża Ziemi.
Triangulacja z Marsa
Kometa 3I/ATLAS, trzeci potwierdzony obiekt międzygwiezdny w historii, została odkryta 1 lipca przez teleskop systemu ATLAS w Chile. Początkowo jej trajektoria była wyznaczana wyłącznie na podstawie obserwacji z Ziemi. Przełom nastąpił w październiku, gdy kometa minęła Marsa w odległości około 29 mln kilometrów.
Czytaj też:
W tym momencie sonda ExoMars TGO skierowała swoje instrumenty na przybysza z głębi kosmosu. Orbiter znajdował się dziesięciokrotnie bliżej komety niż ziemskie teleskopy i obserwował ją z zupełnie innej perspektywy. Dzięki temu możliwe było przeprowadzenie triangulacji - zestawienia danych z dwóch odległych punktów obserwacyjnych - co znacząco poprawiło precyzję wyznaczenia orbity.
Dla zespołu ESA było to zadanie w zasadzie to pionierskie. Kamera CaSSIS, zaprojektowana do fotografowania powierzchni Marsa z rozdzielczością 4,6 metra na piksel, musiała uchwycić malutki punkcik na tle gwiazd - kometę oddaloną o miliony kilometrów.
Pierwsze astrometryczne dane z orbity innej planety
Trudność polegała nie tylko na samym skierowaniu kamery w niebo. Astronomowie z Near-Earth Object Coordination Centre (NEOCC) musieli uwzględnić pozycję sondy, która krąży wokół Marsa, a ten z kolei wokół Słońca. Precyzyjne obliczenie efemeryd - przyszłych położeń komety - wymagało ścisłej współpracy zespołów odpowiedzialnych za dynamikę lotu, instrumenty i analizę danych.
Efekt przeszedł oczekiwania. Zamiast niewielkiej poprawy udało się osiągnąć dziesięciokrotny wzrost dokładności. Dane z ExoMars TGO zostały oficjalnie włączone do bazy Minor Planet Center - światowego archiwum obserwacji asteroid i komet. To pierwszy przypadek w historii, gdy pomiary astrometryczne ze statku kosmicznego orbitującego wokół innej planety trafiły do tego systemu.
3I/ATLAS porusza się z zawrotną prędkością - około 250 tys. km/godz. względem Słońca, czyli dziewięciokrotnie szybciej niż Międzynarodowa Stacja Kosmiczna wokół Ziemi. Jej hiperboliczna orbita dowodzi, że pochodzi spoza Układu Słonecznego i nigdy już do niego nie powróci.
Najbliżej Słońca znalazła się 29 października, w odległości 1,36 AU (203 mln km), między orbitami Ziemi i Marsa. Wtedy osiągnęła maksymalną prędkość 68 km/s. W tym okresie była niewidoczna z Ziemi - znalazła się w koniunkcji słonecznej. Jądro komety ma mniej niż 5,6 km średnicy. Otacza je koma - gazowo-pyłowa otoczka powstała w wyniku sublimacji lodów - oraz imponujący ogon o długości ponad 25 tys. km.
3I/ATLAS dołączyła do elitarnego grona obiektów międzygwiezdnych: 1I/ʻOumuamua (2017) i 2I/Borisov (2019). Każdy z nich dostarczył unikalnych informacji o kosmosie. Badania wskazują, że 3I/ATLAS jest najstarsza - liczy około 4,6 mld lat i pochodzi z grubego dysku Drogi Mlecznej, zamieszkanego przez stare gwiazdy o niskiej metaliczności. Dla porównania ʻOumuamua ma około miliarda lat, a Borisov - 1,7 miliarda.
Kometa wykazywała aktywność już w maju, gdy znajdowała się 6,4 AU od Słońca. To sugeruje, że jej aktywność napędzają wyjątkowo lotne gazy. Obserwacje z września wykazały intensywną produkcję cyjanowodoru - około 2 kg na sekundę.
Próba generalna dla obrony planetarnej
Choć kometa minie Ziemię w bezpiecznej odległości 270 mln km (19 grudnia) to jej obserwacje mają ogromne znaczenie dla systemów obrony planetarnej. ESA rutynowo monitoruje obiekty bliskie Ziemi, ale 3I/ATLAS pozwoliła sprawdzić jak skuteczne może być łączenie danych z różnych punktów Układu Słonecznego. To pokazuje, że w razie realnego zagrożenia można wykorzystać sondy znajdujące się w odległych miejscach kosmosu, aby szybciej i dokładniej określić trajektorię potencjalnie niebezpiecznego obiektu.
Między 2 a 25 listopada kometa znajduje się też pod obserwacją sondy Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) zmierzająca ku Jowiszowi. Choć znajdowała się dalej niż orbiter marsjański to miała wyjątkową okazję badać kometę tuż po jej przejściu przez peryhelium - w momencie największej aktywności. Pięć instrumentów Juice rejestrowało dane w różnych zakresach widma. Ze względu na odległość i ograniczoną przepustowość łącza pełne wyniki dotrą na Ziemię dopiero w lutym.
Kometa pozostanie widoczna dla teleskopów naziemnych jeszcze przez kilka miesięcy, przemierzając konstelacje Panny i Lwa. W marcu minie Jowisza i ostatecznie opuści Układ Słoneczny, kontynuując swoją podróż przez międzygwiezdną przestrzeń.
ESA przygotowuje się na przyszłość
Europejska Agencja Kosmiczna nie zamierza ograniczać się do okazjonalnych obserwacji. Już teraz przygotowuje dwie misje, które znacząco poszerzą nasze możliwości wykrywania i badania obiektów w Układzie Słonecznym.
Pierwszą z nich jest Neomir - sonda, która zostanie umieszczona w punkcie Lagrange’a L1, pomiędzy Ziemią a Słońcem. Jej zadaniem będzie obserwacja w podczerwieni obszaru wokół Słońca i wykrywanie asteroid o średnicy co najmniej 20 metrów, z wyprzedzeniem minimum trzech tygodni przed potencjalnym zderzeniem z Ziemią. To projekt kluczowy, ponieważ obecne systemy obserwacyjne mają martwy punkt - asteroidy nadlatujące od strony Słońca są praktycznie niewidoczne dla teleskopów naziemnych.
Drugą misją jest Comet Interceptor, która wystartuje w 2029 r. wraz z teleskopem kosmicznym Ariel. W przeciwieństwie do tradycyjnych misji nie będzie miała z góry wybranego celu. Zostanie zaparkowana w punkcie Lagrange’a L2 i będzie czekać nawet trzy lata na odpowiedni obiekt - kometę długookresową lub, w idealnym scenariuszu, kolejnego gościa międzygwiezdnego.
Misja składa się z głównego statku i dwóch sond, które rozdzielą się tuż przed spotkaniem z kometą. Dzięki obserwacjom z wielu kierunków jednocześnie powstanie trójwymiarowy profil obiektu. Comet Interceptor będzie pierwszą misją badającą kometę w stanie pierwotnym - taką, która po raz pierwszy w historii wkracza do wewnętrznej części Układu Słonecznego, niosąc materiał sprzed miliardów lat.
Międzygwiezdna przyszłość
Odkrycie trzech obiektów międzygwiezdnych w ciągu zaledwie ośmiu lat (2017-2025) sugeruje, że takie wizyty są znacznie częstsze, niż dotąd przypuszczano. Wraz z uruchomieniem nowych teleskopów - jak Vera C. Rubin Observatory - tempo odkryć prawdopodobnie gwałtownie wzrośnie.
Historia 3I/ATLAS przypomina, że żyjemy w niezwykłych czasach. Dysponujemy flotą sond rozsianych po całym Układzie Słonecznym - od orbit Merkurego, przez Marsa, aż po misje zmierzające ku Jowiszowi. Możemy koordynować ich działania, aby obserwować te same obiekty z różnych perspektyw, uzyskując dane niemożliwe do zdobycia z jednego miejsca. Wszystkie te informacje trafiają do centralnych baz, gdzie są analizowane przez zautomatyzowane systemy ostrzegania przed potencjalnymi zagrożeniami.
Kometa 3I/ATLAS nie powróci - opuści Układ Słoneczny i będzie kontynuować swoją międzygwiezdną podróż, trwającą już od 4,6 mld lat. Jednak wiedza, którą zdobyliśmy dzięki jej obserwacjom, pozostanie z nami. Nauczyliśmy się lepiej śledzić obiekty kosmiczne, wykorzystywać istniejącą infrastrukturę i koordynować działania międzynarodowe w czasie rzeczywistym. To doświadczenie okaże się bezcenne, gdy kolejny gość z głębi galaktyki pojawi się w naszym kosmicznym sąsiedztwie - a patrząc na ostatnie lata, nie będziemy musieli długo czekać.
