Webbův teleskop a odhalování tajemství komet

Vesmírný dalekohled NASA James Webb Space Telescope (JWST) umožnil další dlouho hledaný vědecký průlom, tentokrát pro vědce Sluneční soustavy studující původ hojného množství vody na Zemi. Pomocí Webbova přístroje NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) astronomové poprvé potvrdili plyn – konkrétně vodní páru – kolem komety v hlavním pásu asteroidů, což naznačuje, že v této oblasti může být zachován vodní led z primordiální Sluneční soustavy. Úspěšná detekce vody však přichází s novou hádankou: na rozdíl od jiných komet neměla kometa 238P/Read žádný detekovatelný oxid uhličitý.

„Náš vodou obdařený svět, hemžící se životem a jedinečný ve vesmíru, pokud víme, je něčím záhadným – nejsme si jisti, jak se sem všechna tato voda dostala,“ řekla Stefanie Milamová, zástupkyně vědeckého pracovníka Webbova teleskopu pro planetární vědy a spoluautorka studie představující nový objev. „Porozumění historii distribuce vody ve Sluneční soustavě nám pomůže porozumět dalším planetárním systémům a zjistit, zda by mohly být na cestě k planetám podobným Zemi,“ dodala Milamová.

238P/Read je kometa hlavního pásu – objekt, který sídlí v hlavním pásu asteroidů, ale který pravidelně vytváří komu a ohon jako skutečná kometa. Komety hlavního pásu jsou samy o sobě poměrně novou klasifikací a kometa Read byla jednou z původních tří komet použitých k založení této kategorie. Předtím se o kometách předpokládalo, že sídlí v Kuiperově pásu a Oortově oblaku daleko od Slunce za oběžnou dráhou Neptunu, kde se jejich ledy mohly uchovat. Zmrzlý materiál, který se vypařuje, když se přibližují ke Slunci, dává kometám jejich charakteristickou kómu a vzdalující se ohon, což je odlišuje od asteroidů. Vědci dlouho spekulovali, že by se vodní led mohl uchovat v teplejším pásu asteroidů, uvnitř oběžné dráhy Jupitera, ale definitivní důkaz byl prchavý – až do nástupu Webbova teleskopu.

„V minulosti jsme pozorovali objekty v hlavním pásu se všemi charakteristikami komet, ale pouze s těmito přesnými spektrálními daty z Webbova teleskopu můžeme říci ano, je to rozhodně vodní led, který vytváří tento efekt,“ vysvětlil astronom Michael Kelley z University of Maryland, hlavní autor studie. „S pozorováními komety Read pomocí Webbova teleskopu nyní můžeme prokázat, že vodní led z rané fáze Sluneční soustavy lze zachovat v pásu asteroidů.“

Větším překvapením byl chybějící oxid uhličitý. Tento plyn obvykle tvoří asi 10 procent těkavého materiálu v kometě, který se snadno odpařuje slunečním teplem. Vědecký tým předkládá dvě možná vysvětlení nedostatku oxidu uhličitého. Jednou z možností je, že kometa Read měla při svém vzniku oxid uhličitý, ale kvůli vysokým teplotám ho již ztratila.

„Být v pásu asteroidů po dlouhou dobu by k tomu mohlo vést – oxid uhličitý se odpařuje snadněji než vodní led a mohl by prosakovat ven z jádra po miliardy let,“ řekl Kelley. Alternativně se podle něj mohla kometa Read zformovat v obzvláště teplé kapse Sluneční soustavy, kde nebyl k dispozici žádný oxid uhličitý.

Popis k obrázku vpravo: Tento graf spektrálních dat zdůrazňuje klíčovou podobnost a rozdíl mezi pozorováním komety 238P/Read přístrojem NIRSpec na vesmírném dalekohledu James Webb Space Telescope v roce 2022 a pozorováními komety 103P/Hartley 2 během mise Deep Impact v roce 2010. Obě křivky vykazují zřetelný vrchol v oblasti spektra spojeného s přítomností vody. Nalezení vody u komety Read bylo pro Webbův teleskop významným úspěchem, protože se nachází v jiné třídě komet než komety z rodiny Jupitera, jako je 103P/Hartley 2. Je to poprvé, co byla vodní pára potvrzena u komety hlavního pásu. Kometa Read však nevykazovala charakteristický očekávaný výron indikující přítomnost oxidu uhličitého.

Dalším krokem je přesunout výzkum mimo kometu Read, abychom viděli, jak jsou na tom ostatní komety hlavního pásu, říká astronomka Heidi Hammelová z Asociace univerzit pro výzkum v astronomii (AURA), vedoucí Webbova pozorování pro objekty Sluneční soustavy a spoluautorka studie. „Tyto objekty v pásu asteroidů jsou malé a slabé a s Webbovým teleskopem můžeme konečně vidět, co se s nimi děje, a vyvodit nějaké závěry. Chybí oxid uhličitý i ostatním kometám hlavního pásu? V každém případě bude vzrušující to zjistit,“ řekla Hammelová.

Spoluautorka studie Milamová si představuje možnosti, jak výzkum ještě více přiblížit. „Teď, když Webbův teleskop potvrdil, že voda je zachována tak blízko v pásu asteroidů, bylo by fascinující navázat na tento objev misí se sběrem vzorků a dozvědět se, co dalšího nám mohou komety hlavního pásu říci.“

Studie byla publikována v časopise Nature.

Zdroj: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-s-webb-finds-water-and-a-new-mystery-in-rare-main-belt-comet

autor: František Martinek