2I/Borisov
2I/Borisov (oznaczenie tymczasowe gb00234, wstępnie C/2019 Q4 (Borisov)) to międzygwiezdna kometa (jednopojawieniowa) o mimośrodzie orbity heliocentrycznej e ≈ 3, która nie jest grawitacyjnie związana ze Słońcem. Wkrótce po odkryciu i przeprowadzeniu badań trajektorii oceniono, że porusza się ona po orbicie hiperbolicznej, z hiperboliczną nadwyżką prędkości vₘ ≈ 30 km/s. To istotny dowód na jej międzygwiezdne pochodzenie.
Odkrycie
Obiekt został odkryty 30 sierpnia 2019 roku w Krymskim Obserwatorium Astronomicznym przez rosyjsko-ukraińskiego astronoma amatora Giennadija Borysowa, który użył własnego teleskopu o średnicy 0,65 metra. W momencie odkrycia kometa zbliżała się do Słońca, znajdując się w odległości około 3 ± 0,1 au od Słońca oraz 3,8 ± 0,1 au od Ziemi, z elongacją wynoszącą około 38°. Nadlatywała z kierunku gwiazdozbioru Perseusza, blisko granicy z Kasjopeą i płaszczyzny Drogi Mlecznej. Obliczona data dotarcia do peryhelium (największego zbliżenia do Słońca, na około 2 au, tj. za orbitą Marsa) przypadała na 8 grudnia 2019 roku.
Nazwa komety
W wywiadzie dla rosyjskiej agencji informacyjnej RIA Nowosti, udzielonym 16 września 2019 roku, Giennadij Borysow zasugerował, że odkryta przez niego kometa (nazwana według zasad stosowanych wobec zwykłych komet) powinna wkrótce otrzymać inną oficjalną nazwę, zawierającą jego nazwisko – w transkrypcji angielskiej „Borisov” – ale z dodatkowymi literami i cyframi zamiast C/2019 Q4. Zgodnie z tym przewidywaniem, 24 września 2019 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna nadała komecie oficjalne oznaczenie 2I/Borisov.
Minor Planet Center
Kometa została tymczasowo wymieniona w Minor Planet Center na liście obiektów bliskich Ziemi (ang. near-Earth object confirmation page, NEOCP) jako gb00234, ponieważ wstępne kalkulacje jej trajektorii sugerowały, że może zbliżyć się do Ziemi. Zanim niepewności zostały zredukowane, co wskazywało na hiperboliczną trajektorię (e > 1), obliczenia sugerowały, że mogłaby mieć orbitę eliptyczną z peryhelium około 1,4 au i aphelium (największe oddalenie od Słońca) około 1,6 au, a okres obiegu Słońca mógłby być krótszy niż 1 rok. Takie rozwiązanie było możliwe przy założeniu niższego mimośrodu (e ≈ 0,7) i wyższego nachylenia (75°); jednak te elementy orbity zostały wykluczone na podstawie dokładniejszych pomiarów, a kometa nie kwalifikowała się do obiektów bliskich Ziemi.
Ekscentryczność
Im mniejsze peryhelium, tym niższa będzie ekscentryczność e orbity hiperbolicznej. Obiekty międzygwiezdne mogą mieć bardzo wysokie wartości tego parametru, przekraczające 3, ponieważ nigdy nie były związane grawitacyjnie ze Słońcem, a niewielka różnica prędkości może prowadzić do znacznych zmian ekscentryczności. Po 13 dniach obserwacji, najlepsza ocena elementów orbity wskazała na trajektorię hiperboliczną z e ≈ 3,5 i peryhelium oddalonym od Słońca o ~2,0 au, przez które obiekt przeszedł 8 grudnia 2019 roku. Wykorzystując 151 obserwacji, algorytm Scout z JPL podał zakres ekscentryczności 2,9–4,5.
Po zaledwie 12 dniach obserwacji istniały jeszcze wątpliwości, czy jest to obiekt międzygwiezdny. Orbita mogłaby być paraboliczna, tylko gdyby na obiekt działały znaczne siły inne niż grawitacyjne, co mogłoby prowadzić do zaniżenia ekscentryczności e do około 1, z minimalną odległością przecięcia z orbitą Ziemi wynoszącą około 0,34 au (51 mln km) oraz z peryhelium wynoszącym 0,90 au około 30 grudnia 2019 roku. Jednak wraz ze wzrostem liczby obserwacji, rozwiązanie zbiegało do trajektorii hiperbolicznej, co potwierdziło międzygwiezdne pochodzenie obiektu, a siły niegrawitacyjne nie mogły wyjaśnić obserwowanych parametrów jego ruchu.
Jedyny wcześniej zaobserwowany obiekt, który docierając do wnętrza Układu Słonecznego miał orbitę hiperboliczną (e > 1) oraz dużą hiperboliczną nadwyżkę prędkości vₘ, znacznie przekraczającą 3 km/s, to odkryta w 2017 roku kometa 1I/ʻOumuamua, która miała e ≈ 1,19 i vₘ ≈ 26,33 km/s; 2I/Borisov różni się od niej niemal trzykrotnie wyższym mimośrodem oraz nieco większą (o kilkanaście procent) hiperboliczną nadwyżką prędkości.
Obserwacje
We wrześniu 2019 roku kometę 2I/Borisov było łatwiej obserwować z półkuli północnej. Z nachyleniem orbity wynoszącym 44 stopnie, 2I/Borisov nie zbliżyła się znacząco do planet. Obserwacje komety przy pomocy dużych profesjonalnych teleskopów były w tym czasie trudne, ponieważ wymagałyby skierowania ich zbyt blisko Słońca, co mogłoby doprowadzić do uszkodzenia aparatury. Oczekiwano jednak, że od października 2019 roku będzie to już możliwe. Około 6 grudnia 2019 roku kometa znalazła się w równej odległości od Słońca i Ziemi, a pod koniec grudnia dotarła do około 2 au od Ziemi, z elongacją wynoszącą 80°. Od początku 2020 roku stała się lepszym obiektem do obserwacji na półkuli południowej.
Obserwacje po przejściu przez peryhelium ujawniły, że na początku marca doszło do dwóch skokowych wzrostów jasności, co sugeruje, że mogło dojść do rozpadu międzygwiezdnej komety, która po raz pierwszy tak bardzo zbliżyła się do gwiazdy.
Precovery
Termin precovery (ang. pre-discovery), oznaczający „przed-odkrycie” w kontekście astronomicznym, odnosi się do odnalezienia obiektu na zdjęciach wykonanych przed jego rzeczywistym odkryciem i identyfikacją. W przypadku 2I/Borisov grupa astronomów pod przewodnictwem Quanzhi Ye z Uniwersytetu Marylandu w College Park przeanalizowała zdjęcia zrobione przed sierpniem 2019 roku w obszarach nieba, przez które przebiegała trajektoria tej komety, zanim została dostrzegona przez Giennadija Borysowa. Okazało się, że najstarsza fotografia, na której bez wątpliwości można wskazać tę kometę, została wykonana 13 grudnia 2018 roku, gdy 2I/Borisov miała blask około 21,2m i znajdowała się około 8 au od Słońca, czyli dalej niż orbita Jowisza, który krąży w odległości około 5,2 au. Starsze zdjęcia z października i listopada 2018 roku nie pozwoliły na jednoznaczne potwierdzenie obecności obiektu, co sugeruje, że aktywność komety związana ze zbliżaniem się do Słońca (gdy znajdowała się w odległości około 8,5 au) była wówczas znikoma. Astronomowie wnioskują, że najwcześniejsze oznaki aktywności komety były spowodowane sublimacją tlenku węgla i dwutlenku węgla, natomiast w miarę zbliżania się do Słońca, w odległości od 7 do 5 au (na początku 2019 roku) zwiększył się udział sublimacji lodu.
Możliwość dotarcia
Hiperboliczna nadwyżka prędkości vₘ komety 2I/Borisov wynosząca 30,7 km/s sprawia, że ewentualne dotarcie do niej statku kosmicznego byłoby trudniejsze niż w przypadku 1I/ʻOumuamua (26,33 km/s). Zespół zajmujący się badaniami międzygwiezdnymi zasugerował, że dwutonowy statek kosmiczny mógłby teoretycznie zostać wysłany w celu przechwycenia tego obiektu, na przykład za pomocą superciężkiej rakiety nośnej klasy Falcon Heavy w lipcu 2018 roku, ale tylko gdyby obiekt został odkryty znacznie wcześniej. Ewentualne starty po rzeczywistej dacie odkrycia wymagałyby znacznie większej rakiety, takiej jak Space Launch System, połączonej z przelotem w pobliżu Jowisza i wykorzystaniem efektu Obertha. Nawet ciężka rakieta nośna klasy SLS byłaby w stanie dostarczyć na trajektorię przechwytującą 2I/Borisov ładunek o masie zaledwie 3 kg (taki jak miniaturowy satelita CubeSat). Zgodnie z oświadczeniem składanym przed amerykańskim Kongresem, NASA potrzebowałaby co najmniej pięciu lat na wystrzelenie takiej misji.
Charakterystyka fizyczna
Średnica jądra komety 2I/Borisov została początkowo oceniona na 2–16 km. Późniejsze analizy obserwacji komy obiektu ujawniły, że jest to znacznie mniejsze ciało, o średnicy od 200 do 500 m.
13 września 2019 roku Wielki Teleskop Kanaryjski uzyskał widmo komety 2I w zakresie widzialnym o niskiej rozdzielczości, które ujawniło, że skład tego obiektu nie różni się znacząco od składu typowych komet z Obłoku Oorta.
Pochodzenie
Zespół z Polski (Piotr Dybczyński i Rita Wysoczańska z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu oraz Małgorzata Królikowska z Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie) prowadził poszukiwania układu, z którego pochodził ten obiekt. Chociaż wstępne wyniki wskazywały, że kometa może pochodzić z układu Kruger 60, nowsze pomiary prędkości radialnej gwiazdy znacznie zmniejszyły prawdopodobieństwo, że tak było.
Zobacz też
- 1I/ʻOumuamua – pierwszy znany obiekt międzygwiezdny, odkryty w 2017 r., o ekscentryczności e=1,19951
- C/1980 E1 (Bowell) – kometa z Układu Słonecznego, obecnie na trajektorii ucieczkowej o najwyższej znanej ekscentryczności e=1,057
- (514107) Kaʻepaokaʻawela – planetoida, która może być przechwyconym obiektem międzygwiezdnym