Czym są komety i z czego się składają? Jak bada się ich strukturę?

● Kometa jest ciałem niebieskim wyróżniającym się warkoczami, które można dostrzec z powierzchni Ziemi. ● Kometa wykazuje aktywność, kiedy przebywa w pobliżu gwiazdy, w wyniku czego wokół komety powstaje koma, czyli gazowa otoczka. ● Pierwszą odkrytą kometą jest 1P/Halley, która ostatnio widziana była 9 lutego 1986 roku.

Kometa to ciało niebieskie poruszające się w układzie planetarnym i pojawiające się nieopodal gwiazdy centralnej. Wokół obiektu astronomicznego zaobserwować można gazową atmosferę, która zwiększa się pod wpływem promieni emitowanych przez Słońce. Jądro komety stanowią strumienie – gazowy i pyłowy, skierowane pod różnymi kątami. Pierwszy z ich zwrócony jest w przeciwnym kierunku do Słońca, co wynika z ruchów wiatru centralnej gwiazdy. Strukturę drugiego strumienia tworzą natomiast drobiny, których masa nie pozwala na zmianę kierunku ruchu na skutek oddziaływania promieniowania. 

Kiedy kometa zbliża się do układu planetarnego, części jądra składające się z lodu, zaczynają parować. Zjawisko to jest wynikiem intensywnego promieniowania Słońca. Gaz i pył wpływają natomiast na utworzenie zewnętrznej atmosfery, na którą oddziałuje ciśnienie oraz wiatr gwiazdy centralnej. Zjonizowany gaz porusza się po linii pola magnetycznego. Pył pozostaje natomiast na torze lotu komety, co skutkować może zakrzywieniem jego strumienia. Wielkość jądra szacowana jest w granicach 0,1 – 40 km, a średnica atmosfery – 50 – 250 km.

Kometami ludzie interesują się od tysięcy lat. W starożytności panowało przekonanie, że komety zwiastują nieszczęście i nadejście trudnych czasów, a pojawienie się w 44 r. p.n.e. jasnej komety (C/-43 K1) powiązano z zabójstwem Juliusza Cezara, do którego doszło kilka miesięcy wcześniej. Wielu starożytnych filozofów, w tym Arystoteles, przedstawiało swoje poglądy na temat komet.

Teorie Arystotelesa, choć kwestionowane m.in. przez Senekę Młodszego, były uznawane za wiarygodne aż do XVI wieku, kiedy to Mikołaj Kopernik ośmielił się podważyć obowiązujący w nauce pogląd greckiego filozofa. Przypuszczenia Kopernika potwierdził na podstawie obserwacji w 1577 roku duński astronom Tycho Brahe. Jego badania udowodniły, że komety znajdują się w przestrzeni pozaziemskiej, jednak nie wykazały, w jaki sposób się poruszają. Nad tą kwestią przez kilkadziesiąt lat debatowało wielu astronomów, a ostateczne rozstrzygnięcie sporów pojawiło się wraz z odkryciem przez Gottfrieda Kircha jasnej komety w listopadzie 1680 roku. Po kilkumiesięcznych obserwacjach stwierdzono, że tor komety jest parabolą ze Słońcem w ognisku. Z tym wynikiem zgodził się również Izaak Newton, który opisał zasady ruchu komet w swoim dziele „Principia Mathematica”.

Uczeń Newtona, Edmund Halley zaobserwował bardzo jasną kometę, która, jak się później okazało, pojawiała się na niebie co 76 lat. Późniejsi naukowcy przeanalizowali przekazy swoich poprzedników i odkryli, że wspominali o tej samej komecie, która najbliżej Ziemi (5,8 miliona km) znajdowała się w 837 roku. Na cześć Edmunda Halleya, który jako pierwszy przewidział powrót komety na rok 1759, została ona nazwana 1P/Halley.

Dzięki postępowi technologicznemu, w XX wieku badania nad kometami stały się bardziej intensywne i miarodajne. Sondy wysyłane z Ziemi, które były wyposażone w doskonałą aparaturę fotograficzną, pozwoliły stwierdzić, czym dokładnie są komety i jaka jest ich budowa.

W 2009 roku sonda NASA pobrała próbkę z komety Wild-2, a po przeprowadzeniu analiz stwierdzono, że w materiale tym znajduje się glicyna stanowiąca cenny dla życia aminokwas białkowy.

W 2014 roku sonda Rosetta przekazała pierwsze dane o stanie komety Czuriumow-Gierasimienko, która od 2004 roku była badana przez pojazd opadający Fila. Dzięki tym badaniom dowiedziano się, że jądro komety co sekundę uwalnia około 300 mililitrów wody, a sama kometa nie posiada własnego pola magnetycznego. 30 września 2016 roku Rosetta rozbiła się o powierzchnię komety.

Z powierzchni Ziemi można dostrzec warkocz i komę komety, jeśli obiekt ten skieruje się w stronę Słońca. Pył wpływa na rozproszenie światła, zjonizowany gaz świeci natomiast ze względu na wysoką temperaturę. Kiedy kometa znajduje się blisko Słońca, promieniowanie gwiazdy prowadzi do uwolnienia lotnych związków z jądra komety. W obrębie centralnej części obiektu zaobserwować można pozostałe związki organiczne tworzone przez czarne, węglowe łańcuchy.

1P/Halley została pierwszą odkrytą kometą obiegającą Słońce w czasie krótszym niż 200 lat. Obiekt ten, krążąc w obrębie US, przechodzi obok planet, dlatego jego trajektoria lotu może ulegać przeobrażeniom. Bliska odległość od Słońca komety powoduje emisję jądrową gazów i pyłów, dlatego masa komety regularnie się zmniejsza. Według obserwacji kometa Halleya traci 250 milionów ton swojej materii w trakcie każdego przelotu nieopodal centralnej gwiazdy.

1P/Halley wyróżnia się charakterystycznymi wzgórzami, dolinami oraz kraterami. Jej jądro ma wymiary 14,9 x 8,2 km. W 1986 roku zdecydowano się na wysłanie bezzałogowej sondy Giotto w celu ustalenia dokładnych właściwości komety Halleya. Statek wraz z innymi tego typu obiektami zaliczany był do Armady Halleya. Znalazł się on w odległości 596 km od 1P/Halley. Warto dodać, że Giotto stanowił pierwszy w historii obiekt międzyplanetarny skonstruowany przez ESA. Za pośrednictwem sondy Giotto wykonano zdjęcia jądra komety. 

Wśród innych cech charakterystycznych dla komety Halleya warto wymienić jądro składające się ze skał, lodu oraz części organicznej wykazującej dużą odporność na działanie promieni UV. Powierzchnia obiektu ma natomiast grubą, ciemną skorupę o nieznanym składzie chemicznym.

Według badań kometa Halleya przeszła przez peryhelium swojej orbity m.in.:

25 maja 240 r. p.n.e., 12 listopada 164 r. p.n.e., 6 sierpnia 87 r. p.n.e., 20 maja 760 r., 18 lipca 912 r., 9 czerwca 1456 r., 7 października 1607 r., 15 września 1682 r., 13 marca 1759 r., 16 listopada 1835 r., 20 kwietnia 1910 r., 9 lutego 1986 r.

20 maja 1910 roku kometa znalazła się w odległości 22 440 000 km od Ziemi, a obserwując ją, dało się zauważyć warkocz zlokalizowany na 120 stopni od gwiazdozbioru Byka do Orła. W tym samym roku do naszej planety zbliżyła się również Wielka Kometa Styczniowa.

Zgodnie z analizami naukowców 1P/Halley znajdzie się poza swoim peryhelium w 2061 roku. Jej blask może osiągnąć wielkość -0,3 m (magnitudo - jednostka wielkości gwiazdowej).