Dlaczego „niegrawitacyjne” przyspieszenie 3I/ATLAS jest istotne

Gdy międzygwiezdny gość przemknął obok Słońca

29 października 2025 roku obiekt międzygwiezdny znany jako 3I/ATLAS znalazł się w najmniejszej odległości od Słońca. Teleskopy i sondy kosmiczne na całym świecie śledziły go od miesięcy; gdy wyłonił się zza Słońca, w danych astrometrycznych pojawiło się subtelne zaskoczenie. Obserwacje raportowane w okolicach peryhelium wykazały, że obiekt znajduje się o kilka sekund kątowych od swojej przewidywanej, czysto grawitacyjnej trajektorii. Zespoły modelujące jego pozycje doszły do wniosku, że kometa doświadczyła niewielkiego dodatkowego przyspieszenia, którego nie mogła wywołać sama grawitacja.

Jak dżety kometarne wytwarzają odrzut

To przesunięcie ma proste fizyczne podłoże, typowe dla zwykłych komet. Jądro komety to skondensowana, nieregularna bryła skał i lodów. Gdy wzmożone światło słoneczne nagrzewa powierzchnię w pobliżu peryhelium, lody sublimują, a uciekający gaz porywa ze sobą pył w postaci wąskich strumieni lub dżetów. Każdy kilogram gazu opuszczający jądro odbiera mu pęd; zgodnie z zasadą zachowania pędu, jądro otrzymuje równy i przeciwnie skierowany impuls (odrzut). Matematycznie opisuje to równanie M·a = (dM/dt)·v, gdzie M to masa jądra, a to obserwowane przyspieszenie, dM/dt to tempo utraty masy, a v to prędkość, z jaką gaz opuszcza powierzchnię.

Co pomiary mówią o masie i utracie materii

Zespoły badawcze podjęły już próby przełożenia zmierzonego przyspieszenia na fizyczną historię 3I/ATLAS. W jednej z niedawnych krótkich publikacji wykorzystano dostępną astrometrię do oszacowania przyspieszenia i, przy prawdopodobnych założeniach dotyczących prędkości wyrzutu gazu, obliczono masę i rozmiar jądra: to zwarty obiekt o średnicy około kilkuset metrów i całkowitej masie rzędu dziesiątek milionów ton. Obliczenia te są czułe na przyjętą prędkość wyrzutu oraz frakcję powierzchni wykazującą aktywność gazową; zmiana tych parametrów gwałtownie zmienia szacowaną masę.

Inni badacze, w tym analitycy korzystający z danych z teleskopu Webba i innych misji kosmicznych, raportowali znacznie wyższe wskaźniki utraty masy (momentami setki kilogramów na sekundę). Jeśli tak wysoka utrata masy utrzymałaby się w pobliżu peryhelium, wymagałoby to znacznie większego jądra pierwotnego – o rzędy wielkości – aby uniknąć całkowitej ablacji. I odwrotnie, jeśli jądro byłoby stosunkowo małe, utrata nawet kilku procent jego masy w krótkim odstępie czasu mogłaby wyjaśnić obserwowane przyspieszenie jako odrzut wynikający z gwałtownego odgazowania.

Krótko mówiąc: dane są spójne z obrazem komety tracącej materię w tempie wystarczającym do mierzalnego wpłynięcia na jej trajektorię, ale ilościowa odpowiedź (dokładna masa, dokładny ułamek utraconej materii) pozostaje niepewna, ponieważ kluczowe wartości – dM/dt i v – są znane jedynie w przybliżeniu.

Dlaczego niektórzy naukowcy zachowują ostrożność i szersze spojrzenie

Odgazowanie kometarne jest kanonicznym, dobrze zrozumiałym wyjaśnieniem i pasuje do zachowania zarejestrowanego w przypadku wielu komet z Układu Słonecznego. NASA i inne agencje podkreślają, że najprostszy model fizyczny – dżety i sublimacja – wystarcza do wyjaśnienia składnika niegrawitacyjnego. Jest to interpretacja głównego nurtu.

Mimo to mniejszość badaczy twierdzi, że anomalia zasługuje na większą uwagę. Pierwszy znany międzygwiezdny gość, 1I/ʻOumuamua, wykazał niewielkie przyspieszenie niegrawitacyjne bez wyraźnej komy czy chmury gazu, która zazwyczaj towarzyszy odgazowaniu, co wywołało długą debatę nad alternatywnymi wyjaśnieniami. W przypadku 3I/ATLAS niektórzy naukowcy zwracają uwagę na nietypowe cechy – szybkie jaśnienie, zmiany koloru, złożoną morfologię warkocza – i twierdzą, że zasługują one na staranną analizę. Głosy te zazwyczaj nie ogłaszają pewności co do egzotycznych przyczyn; apelują raczej o pilne, kompleksowe obserwacje, ponieważ to właśnie w anomalnych danych odkrywa się nową fizykę lub nowe procesy astrofizyczne.

Jak środowisko naukowe zweryfikuje to wyjaśnienie

Dobra wiadomość jest taka, że najbardziej rozstrzygające testy są już zaplanowane. Między końcem listopada 2025 a styczniem 2026 roku Międzynarodowa Sieć Ostrzegania przed Planetoidami (IAWN) oraz szereg skoordynowanych kampanii będą intensywnie obserwować 3I/ATLAS za pomocą obserwatoriów naziemnych, ALMA, kosmicznych teleskopów Hubble'a i Webba, a także instrumentów na misjach takich jak JUICE (ESA) oraz kilku orbiterów Marsa, które zarejestrowały wcześniejsze obrazy. Jeśli niegrawitacyjne przyspieszenie w peryhelium zostało spowodowane przez masowe odgazowanie, teleskopy powinny wykryć znaczną komę oraz pióropusz gazu i pyłu otaczający jądro – niosący łącznie być może miliardy ton materiału. Spektroskopia ujawni również, jakie cząsteczki są obecne (woda, CO, metanol, cyjanowodór itd.), co pomoże zidentyfikować zachodzące procesy fizyczne.

Dlaczego ma to znaczenie wykraczające poza jedną kometę

3I/ATLAS jest trzecim potwierdzonym obiektem międzygwiezdnym zaobserwowanym w naszym układzie. Każdy z nich jest posłańcem z innego układu gwiezdnego i niesie unikalne informacje o formowaniu się planet, chemii związków lotnych i dynamicznych procesach wyrzutu w innych układach planetarnych. Dokładne uwzględnienie jego masy, składu i mechanizmów utraty masy pozwoli doprecyzować szacunki dotyczące tego, jak powszechni są tacy międzygwiezdni goście i co mogą nam powiedzieć o zasobach lodowych ciał w galaktyce.

W szerszym ujęciu, epizod ten przypomina również o tym, jak postępuje astronomia obserwacyjna: mierzy się nieoczekiwane odchylenie, prosta fizyka oferuje wiarygodne wyjaśnienie, a następnie ogólnoświatowa kampania obserwacyjna testuje tę hipotezę. Ta sekwencja jest sposobem, w jaki zwyczajna astrofizyka staje się czasem nadzwyczajnym odkryciem.

Na razie najprostszym wyjaśnieniem pozostają dżety odgazowujące – fizyczny, dobrze udokumentowany mechanizm, który może i faktycznie spycha komety z czysto grawitacyjnych torów. Środowisko naukowe będzie jednak czujne: nadchodzący wielozakresowy, uzyskany za pomocą wielu instrumentów zestaw danych jest eksperymentem, na który odpowiedzi udzieli niebo.

Źródła

• Research Notes of the American Astronomical Society (praca na temat niegrawitacyjnego przyspieszenia 3I/ATLAS)
• Obserwacje i raporty techniczne ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)
• Zdjęcia NOIRLab / Gemini oraz materiały prasowe NOIRLab
• Efemerydy i dane misji NASA / JPL (JPL Horizons, zdjęcia z misji)
• Zespoły misji ESA (JUICE, ExoMars Trace Gas Orbiter) oraz podsumowania obserwacji ESA
• Preprinty arXiv oraz badania trajektorii/pochodzenia z wykorzystaniem danych Gaia
• Materiały planistyczne kampanii International Asteroid Warning Network (IAWN)