Kometa C/2017 K2 (PANSTARRS) – novosti

 

C/2017 K2 (PANSTARRS) snimljena Hablovim teleskopom

Na osnovu zahteva Davida Jewitta za prikupljanje naučnih podataka, Hablovim svemirskim teleskopom (HST) je 27. juna načinjeno 6 snimaka komete C/2017 K2 (PANSTARRS). Vreme ekspozicije za svaki pojedinačni snimak bilo je 285 sekundi, i snimljeni su WFC3 kamerom kroz široki filter F350LP kako bi se detektovalo što više svetlosti ovog, za sada, slabašnog objekta. U vreme posmatranja kometa je bila udaljena oko 15,7 astronomskih jedninica od Sunca, a HST je pratio kretanje komete.

Kombinovanjem ovih 6 snimaka u programima PixInsight, MaximDL i Photoshop, a u cilju izolovanja samo lika komete i eliminisanja brojnih detektovanih kosmičkih zraka i razmazane pozadine usled praćenja komete u toku ekspozicija, dobijena je donja slika. Pri ukupnom vremenu ekspozicije od 28,5 minuta lako se uočava asimetrična koma prečnika preko 100 000 kilometara.

aXmedast-50p

 

Nova orbita C/2017 K2 (PANSTARRS)

Na osnovu preliminarne orbite među arhivskim snimcima 3,6 metarskog Canada-France-Hawaii teleskopa smeštenog na Mauna Kei pronađeni su i snimci na kojima je detektovana ova kometa 12. i 13. maja 2013. godine, kada se nalazila na 23,7 astronomskih jedinica od Sunca! Ta posmatranja su krucijalna za drastično smanjenje uticaja sistematskih grešaka merenja položaja nebeskih objekata na određivanje parametara orbite. Na osnovu do sada objavljenih merenja položaja određene je nova orbita:

Perihelion 2022 Dec 21.982647 +/- 0.349 TT = 23:35:00 (JD 2459935.482647)
Epoch 2017 Jun 26.0 TT = JDT 2457930.5   Sa: 0.7745           Find_Orb
q   1.81054112 +/- 0.000394
M(T)  1.7  K 10.0                   Peri.  236.03977 +/- 0.014
                                    Node    88.18142 +/- 0.0014
e   1.0001420 +/- 0.000129          Incl.   87.55375 +/- 0.00013
181 of 210 observations 2013 May 12-2017 June 25; mean residual 0".33

 

Na osnovu ove nove orbite moguće je doneti drugačije zaključke u odnosu na one iz prethodne vesti:

  • Za kometu C/2017 K2 (PANSTARRS) ovo je najverovatnije prvi prolazak kroz unutrašnji deo Sunčevog sistema, jer se kreće po orbiti veoma bliskoj paraboli. Po (oskulatornoj) orbiti sa epohom 26. juna 2017. orbita je izrazito eliptična ili hiperbolična, jer je vrednost ekscentriciteta 1.000142 +/- 0.000129.
  • Usled gravitacionih poremećaja koje će pretrpeti sledeći povratak će se desiti za 20 – 30 hiljada godina.
  • C/2017 K2 (PANSTARRS) će kroz perihel proći oko 20. decembra 2022. godine.

 

C/2017 K2 (PANSTARRS) – Kometa div(?)

Na snimcima dela neba u sazvežđu Zmaja načinjenim 21. maja sa teleskopa Pan-STARRS 1 na Havajima otkrivena je nova kometa koja je dobila katalošku oznaku C/2017 K2 (PANSTARRS). Odmah po otkriću pretpostavljalo se da je na velikom rastojanju od Sunca, a kasnije će to biti potvrđeno dodatnim posmatranjima. Heliocentrična udaljenost u trenutku otkrića bila je 16,084 AU, što je dalje od orbite Saturna koja je na oko 9,6 AU, a geocentrična udaljenost 16,014 AU. Ukupan sjaj komete je oko 19,6 magnitude.

 

Orbita

Određivanje orbite kometa na ovako velikim udaljenostima i u kratkom intervalu vremena je pravi izazov. Usled malog pređenog luka na nebu u toku tog intervala, greške koje su neminovne u merenjima položaja mogu značajno da utiču na kvalitet i pouzadanost računate orbite. Da stvari budu još gore, sistematske greške u katalozima zvezda na osnovu kojih se određuje položaj komete u nekom trenutku isto mogu značajno da promene orbitu.

Na osnovu 121 merenja položaja dobijena u toku 22,5 dana u programu Find_Orb, kada se odbace merenja čije su greške u položaju po bilo kojoj koordinati veće od 1 lučne sekunde, koriguju sistematske greške kataloga (tamo gde je to moguće), i dodele veće težine merenjima sa opservatorija koje su poznate po tačnosti određivanja astrometrijskih položaja, dobijena je sledeća orbita:

Perihelion 2023 Jan 23.625978 +/- 12.9 TT = 15:01:24 (JD 2459968.125978)
Epoch 2017 Jun 13.0 TT = JDT 2457917.5   Sa: 0.9689           Find_Orb
M 359.10953 +/- 0.31
n   0.00043424 +/- 0.00026          Peri.  236.96167 +/- 0.36
a 172.708739 +/- 68.6               Node    88.32010 +/- 0.19
e   0.9895489 +/- 0.00417           Incl.   87.54057 +/- 0.018
P2269.72           M(T)  1.6    K  10.0     U  7.2  
q 1.80498579 +/- 0.00279    Q 343.612492 +/- 1012
110 of 121 observations 2017 May 21-June 13; mean residual 0".36

Iako su statističke greške parametara orbite i dalje velike, moguće je izvesti neke zaključke*:

  • Period komete je oko 2300 godina, sa tim da treba imati u vidu da 90% verovatnoća da je on u intervalu od 1 do 11 hiljada godina, te joj ovo najverovatnije nije prvi prolazak kroz unutrašnji Sunčev sistem.
  • Udaljenost perihela, tj. najmanje rastojanje između Sunca i orbite komete, je oko 1,8 AU, što znači da ona neće proći blizu Zemlji.
  • C/2017 K2 (PANSTARRS) će kroz perihel proći tek početkom 2023. godine!
  • Kada se bude nalazila u blizini perihela, a tada se očekuje i njen najveći sjaj, nalaziće se duboko na južnom nebu i neće se videti iz naših krajeva.
* U vesti od 02. jula, nakon određivanja tačnije orbite, izneti su značajno drugačiji zaključci.

 

Sjaj

Na prividni sjaj komete presudno utiču četiri faktora:

  • heliocentrična udaljenost – koji utiče dvojako: na rast i razvoj komete i na količinu reflektovane svetlosti. Kako se kometa približava Suncu proces izbacivanja materijala sa njenog jezgra je sve intenzivniji te ona raste, a raste i količina reflektovane svetlosti.
  • geocentrična udaljenost – koja na prividni sjaj utiče preko udaljenosti izvora svetla od posmatrača.
  • fazni ugao (ugao Sunce-kometa-Zemlja) – koji na sjaj utiče zbog toga što materijal u glavi komete ne rasejava svetlost izotropno.
  • apsolutni sjaj komete – koji zavisi od veličine jezgra, udela aktivne površine i hemijskog sastava.

Najveća nepoznanica u predviđanju evolucije sjaja komete je upravo kako će se odvijati njen rast i razvoj na putu ka i nakon perihela. Kako je C/2017 K2 (PANSTARRS) već aktivna na udaljenosti od 16 AU da se zaključiti da je bogata ugljen-monoksidom, jer temperatura jezgra na toj udaljenosti nije dovoljna značajniju sublimaciju vodenog leda, koja postaje dominantna tek na heliocentričnoj udaljenosti manjoj od 3 AU. Prisustvo ugljen-monoksida na njenoj površini govori i to da ova kometa nije napravila mnogo prolazaka kroz unutrašnji Sunčev sistem, jer bi on odavno sublimirao. Veličina glave ove komete je već sada oko 100.000 kilometara!

k2.png

Na gornjoj slici prikazani su različiti scenariji evolucije sjaja komete C/2017 K2 (PANSTARRS). Crnom linijom je prikazan ukupan prividni sjaj u slučaju da kometa prati isti rast u zavisnosti od heliocentrične udaljenosti poput komete Hale-Bopp, a koja je poznata i kao Velika kometa iz 1997. godine. Hale-Bopp takođe ima (promenljiv) period od nekoliko hiljada godina, a pokazivala je aktivnost na velikim heliocentričnim udaljenostima izazvanu sublimacijom ugljenik-monoksida. Zanimljivo je i to da je apsolutni sjaj ovih kometa sličan, što možda znači da je C/2017 K2 (PANSTARRS) zasta kometa div poput Hale-Bopp, sa prečnikom jezgra od više desetina kilometara. Zbog značajno veće udaljenosti perihela, a i udaljenosti od Zemlje, u odnosu na na Hale-Bopp, očekivani sjaj je znatno manji i dalo bi se očekivati da on bude oko 3. magnitude, što je vidljivo golim okom, ali daleko od toga da bude uočljivo i impresivno za opštu publiku.

Crvenom i zelenom linijom su prikazani scenariji kad bi se C/2017 K2 (PANSTARRS) ponašala kao komete C/2011 L4 (PANSTARRS) i C/1973 E1 (Kohoutek), koje se obe najavljivane kao komete veka, a to su samo donekle opravdale, jer nisu u potpunosti upriličile vizuelni užitak za širu publiku, ali je bar kometa Kohoutek inspirisala Kraftwerk da snime Kometenmelodie. Oba ova scenarija predviđaju sjaj od 3. magnitude u maksimumu.

Plavom linijom je obležen klasičan scenario, gde kometa raste obrnuto proporcionalno kvadratu heliocentičnog rastojanja, koji ima svoje mnoge mane, a pogotovo kad se vrše predikcije sjaja bazirane na posmatranjima na velikim heliocentričnim udaljenostima. Ovaj scenario predviđa sjaj od magnitude 7, te bi za uočavanje komete bio potreban bar neki dvogled.

Pred nama je bar cela decenija u kojoj će se moći vršiti posmatranja komete C/2017 K2 (PANSTARRS) i sigurno će doprineti razumevanju ovih objekata. Očekujte i buduće vesti o njoj, a prve sledeće će se odnositi na tačnije određenu orbitu, što se očekuje u narednih mesec dana.

Kada će prestati potpuna pomračenja Sunca?

Jedan od uslova neophodnih da bi se sa Zemlje moglo videti potpuno pomračenje Sunca je da prividni lik mladog Meseca biva jednak ili veći od lika Sunca. U sadašnjem trenutku evolucije sistema Zemlja – Mesec i samoga Sunca ovaj uslov je ponekad ispunjen, a kada to nije slučaj moguće je videti prstenasto pomračenje. Kada, gledano sa Zemlje, najveći mogući lik Meseca ne bude dovoljno veliki da zakloni najmanji mogući lik Sunca završiće se epoha potpunih pomračanja Sunca.  Pitanje je zašto će se to desiti? I kada?

 

Veličina najvećeg lika Meseca

Mesečev lik je najveći u perigeju, odnosno u najbližoj tački na orbiti oko Zemlje. U sadašnje doba ta minimalna udaljenost od centra Zemlje iznosi oko 356.790 km kada je Mesec mlad. Ova vrednost je manja od velike poluose njegove orbite, koja se često pogrešno naziva srednja udaljenost, i čija je vrednost 384.400 km, tj. u tom delu orbite maksimalni ekscenticitet orbite iznosi približno 0,0718. Ovo su samo geocentične udaljenosti, i da bi se odredio stvarno najveći mogući lik treba u obzir uzeti da se posmatrač nalazi na površini Zemlje, i u slučaju kada mu je Mesec najbliži, on mu se nalazi u zenitu, te mu je udaljenost manja od geocentrične za iznos jednog poluprečnika Zemlje.

Sa protokom vremena velika poluosa orbite Mesečeve orbite oko Zemlje se lagano povećava. Merenja i analize pokazuju da se to dešava brzinom od 3,805 centimetra na godinu dana, i da stopa važi za prethodnih milijardu godina, a smatra se da u budućnosti neće doći do znatnih odstupanja u tom tempu.

Uzimajući u obzir ovu kontinualnu promenu velike poluose, te smatrajući da se maksimalni ekscenticitet značajno ne menja, moguće je računati buduća minimalna rastojanje, kako geocentrična, tako i topocentrična (vezana za posmatrača). Ako se zna da je polarni prečnik Meseca 3472 km, koji je nešto manji od ekvatorskog i srednjeg poluprečnika, ali garantuje da Sunčev lik u potpunosti može biti zaklonjen, uz pomoć osnovnih trigonometrijskih operacija da se odrediti kako će se vremom menjati ugaona veličina najvećeg mogućeg lika Meseca.

 

Veličina najmanjeg lika Sunca

Lik Sunca je najmanji kada je Zemlja u afelu, najdaljoj tački u kretanju oko Sunca. Udaljenost afela pre svega zavisi od ekscentriciteta Zemljine orbite, dok velika poluosa gotovo konstantna. Trenutna vrednost ekscenticiteta je 0,0167, ali u svakih nekoliko miliona godina može dostići i ekstremnu vrednost od 0,058, čineći afel značajno udaljenijim nego što je on u sadašnje doba, tj. 158,3 miliona kilometara naspram sadašnjih 152,1 milion kilometara. Ovo su ponovo geocentrične udaljenosti, te je za topocentrične udaljenosti potrebno ponovo oduzeti iznos poluprečnika Zemlje.

Da bi se odredila veličina lika Sunca potrebne su njegove dimenzije. Sadašnji prečnik iznosi oko 1.391.300 kilometara, ali vremenom raste usled njegove evolucije ka fazi crvenog džina. Modeli evolucije zvezda sa parametrima koji odgovaraju Suncu daju za  sadašnju brzinu rasta od oko 4,6 cm godišnje, a za npr. milijardu godina će ona iznositi oko 5,5 cm godišnje. Iako se ova promena čini izuzetno malom, za narednih milijardu godina prečnik će porasti za 3,67%.

Uzimajuću u obzir gorenavedeno i ponovo uz pomoć osnovnih trigonometrijskih funcija moguće je računati vrednosti minimalne veličine lika Sunca tokom vremena.

 

Šta da očekujemo u budućnosti?

Na slici je prikazano kako su se menjale i kako će se menjati veličine likova najvećeg Meseca i najmanjeg Sunca u intervalu od 1,5 milijarde godina pre do 1,5 milijarde godina posle sadašnjeg trenutka. Potpuna pomračenja Sunca biće moguća narednih 905 miliona godina, sve dok je lik Meseca može biti veći od Sunčevog! Uzimajući u obzir i neodređenosti u budućoj evoluciji Mesečeve orbite, ovaj rezultat ne bi trebalo da ima grešku veću od 10%.

mesec-sunce.png

Kada su počela prstenasta pomračenja Sunca?

Ako se, donekle, obrne prethodna postavka problema, tj. ako se zapitamo: Kada se prvi put desilo da je lik vidljivi lik Meseca manji od Sunčevog lika, te su se ostvarili uslovi za prstenasto pomračenje Meseca? Moguće je izračunati da se to zbilo tek pre nešto više od jedne milijarde godina.

 

Živimo u zlatno doba kada je moguće da uživamo u prizorima i potpunih i prstenastih pomračenja Sunca!