Naturalny czas życia komet w Układzie Słonecznym

Przykład komety, której jądro rozpadło się w 2005 roku na dwie części. Kolorystyka zdjęcia jest sztuczna i została wprowadzona dla lepszego uwidocznienia detali.

Większość z nas potrafi wymienić planety w Układzie Słonecznym. Ale to nie jedyne ciała, które okrążają Słońce. Rodzinę Układu Słonecznego uzupełniają niezliczone ilości drobniejszych obiektów, takich jak komety i planetoidy. Komety były obserwowane już w czasach prehistorycznych, gdyż podczas przelotu w pobliżu Słońca lub Ziemi osiągają dużą jasność i niekiedy stają się na pewien czas widoczne gołym okiem. Obiekty te mają ogromne znaczenie dla nauki, ponieważ materia, która je tworzy, nie uległa znaczącej przemianie od początku istnienia Układu Słonecznego. Liczy więc, bagatela, 4,5 miliarda lat. Z tego powodu często mówi się, że komety to „kapsuły czasu” skrywające informacje o warunkach, w jakich formowało się Słońce i planety. Komety to także naturalne źródło wody i związków organicznych, które są niezbędne do rozwoju życia, a także grożące zagładą kosmiczne pociski. Jednak, pomimo iż są na celowniku nauki od bardzo dawna i były intensywnie badane z wykorzystaniem m. in. dziesięciu sond kosmicznych i najlepszych teleskopów, nadal skrywają wiele tajemnic. Wśród nich szczególnie istotny jest problem naturalnego czasu życia tych ciał, którego ustalenie jest niezbędne, aby właściwie rozumieć informacje, jakie ze sobą niosą, oraz który jest punktem wyjścia do wszelkich rozważań na temat roli komet w Układzie Słonecznym a także w innych układach planetarnych.

Dr Michał Drahus (w środku) z żoną Agnieszką i bliskim współpracownikiem
dr. hab. Wacławem Waniakiem w obserwatorium Mauna Kea (Hawaje, USA).
W tle kopuły teleskopów Kecka, które wykorzystywane są w projekcie.

Naturalny czas życia komet jest ograniczony przez szereg procesów, z których najważniejszym wydaje się spontaniczny rozpad i dezintegracja jądra. Zjawisko to jest znane od połowy XIX w. i było obserwowane dla stosunkowo wielu obiektów, jednak do dziś nie posiada jednoznacznego wyjaśnienia. Spośród mechanizmów, które mogą je wywołać, najbardziej prawdopodobnym wydaje się zwiększanie tempa rotacji jądra aż do momentu, kiedy jego własna grawitacja i wytrzymałość nie są w stanie przeciwdziałać naturalnej bezwładności materiału, z którego jest zbudowane, co prowadzi do rozpadu. Takie wyjaśnienie jest prawdopodobne, gdyż zmiany tempa rotacji komet są naturalnym następstwem nieradialnej utraty materii z jądra i zostały niedawno zaobserwowane dla kilku obiektów.

Celem mojego projektu jest wszechstronne sprawdzenie hipotezy „rozpadu rotacyjnego” komet, co pozwoli nam lepiej zrozumieć naturalny czas życia tych ciał. W badaniach wykorzystuję trzy niezależne podejścia. Pierwsze polega na pomiarze tempa rotacji obiektów, od których niedawno oderwały się fragmenty, a następnie sprawdzeniu czy jest ono wystarczająco szybkie, aby wyjaśnić fragmentację przez rozpad rotacyjny. Istotą drugiego podejścia jest wyznaczenie zmian tempa rotacji niektórych komet i prognozowanie, kiedy ich rotacja stanie się wystarczająco szybka, aby mogło dojść do rozpadu. Obydwa podejścia bazują na prowadzonych przeze mnie obserwacjach astronomicznych. Natomiast w trzecim podejściu modeluję na gruncie teoretycznym wpływ rozpadów rotacyjnych na całą populację komet i poszukuję potwierdzenia tego wpływu w ogólnie dostępnych statystykach rozpadów.

Dr Michał Drahus podczas obserwacji teleskopem Keck II.

dr Michał Drahus

Astronom, specjalista w dziedzinie drobnych ciał Układu Słonecznego. W badaniach korzysta z najlepszych na świecie teleskopów astronomicznych, takich jak naziemne teleskopy Kecka i Gemini oraz kosmiczny teleskop Hubble'a. Ukończył studia doktoranckie w Instytucie Maxa Plancka w Katlenburg-Lindau (obecnie Getynga), uzyskując stopień doktora na Uniwersytecie Georga Augusta w Getyndze. W kolejnych latach prowadził badania w ramach staży podoktorskich na uczelniach kalifornijskich UCLA (w grupie prof. Davida Jewitta) i Caltech (jako laureat stypendium Jansky’ego ufundowanego przez NRAO).

Data publikacji: 05.10.2015