Rok 2013 można bez wątpienia nazwać rokiem komet, nic więc dziwnego, że nie mogło ich zabraknąć w naszym cyklu pt. „Niebo przez lornetkę” – tym bardziej, że lornetki są instrumentami wręcz idealnymi do ich obserwacji.

Komety to niewielkie obiekty – ich jądra mają rozmiary od kilkuset metrów do ponad 20 kilometrów. Ich gęstość jest porównywalna lub niewiele większa od gęstości wody. Składają się z lodu wodnego, zestalonego dwutlenku węgla, metanu i amoniaku, wszystko to wymieszane z pyłem i skalnymi odłamkami. Co ciekawe, najnowsze obserwacje wykonane przez sondy kosmiczne pokazują, że jądra kometarne są jednymi z najczarniejszych obiektów w Układzie Słonecznym. Ich albedo (czyli ilość odbijanego światła słonecznego) wynosi tylko od 2 do 5%. Dla porównania, asfalt odbija 7%…

----- R E K L A M A -----

PROMOCJA SONY - 50% RABATU NA OBIEKTYW!

Sony A7 III + 24-70/4 ZA FE OSS

10822 zł 9410 zł

Sony A7 IV + 24-70/4 FE ZA OSS

15122 zł 13710 zł

Sony A7 IV + 50/1.8 FE

13146 zł 12722 zł

Sony A7 III + 50/1.8 FE

8846 zł 8422 zł

Zdjęcia jąder komet Tempel 1 i Hartley 2 wykonane przez sondę Deep Space/EPOXi. Tempel 1 ma 7.6 kilometra w najdłuższym miejscu, a Hartley 2 – 2.2 km. Źródło: NASA.

Za główne źródło pochodzenia komet uznaje się Obłok Oorta. Obłok ten sferycznie otacza Słońce i rozciąga się na ogromnych odległościach od 50 tysięcy jednostek astronomicznych do nawet 1 roku świetlnego. Zawiera resztki materii, z której tworzył się Układ Słoneczny, która po powstaniu planet została wyrzucona daleko od Słońca. Znajdując się w tak znacznej odległości od naszej dziennej gwiazdy, odczuwa siłę grawitacji nie tylko jej, ale także innych pobliskich gwiazd. Co pewien czas jakiś obiekt w Obłoku Oorta dostaje „kopniaka” grawitacyjnego i zostaje skierowany do wewnętrznego Układu Słonecznego. Na naszym niebie pojawia się wtedy kometa.

Ze względu na swoje pochodzenie, komety bardzo często poruszają się po orbitach parabolicznych i hiperbolicznych. Jeśli przybywają z mniejszych odległości lub na ich ruch wpłynie grawitacja dużych planet, orbity mogą stać się wydłużonymi elipsami, a kometa staje się obiektem okresowym.

Orbita komety blisko Słońca wraz z pozycjami warkoczy gazowego (niebieski) i pyłowego (żółty). Źródło: Wikipedia.

Około trzech jednostek astronomicznych od Słońca, ciepło jego promieniowania zaczyna silnie oddziaływać na jądro kometarne. Dochodzi do sublimacji (czyli przejścia ze stanu stałego do gazowego) materiału z jego powierzchni. Wokół jądra komety zaczyna rozbudowywać się otoczka, której rozmiar, u największych komet, może sięgnąć nawet jednego miliona kilometrów! Gdy kometa jeszcze bardziej zbliży się do Słońca, na otoczkę silnie zacznie działać wiatr słoneczny i ciśnienie jego promieniowania. Materiał z otoczki zacznie być wtedy wywiewany w warkocz. Rozróżniamy dwa typy warkoczy: gazowy, który ma niebieskawo-zielony kolor, jest prosty i układa się radialnie od Słońca oraz pyłowy o odcieniu żółtawym, często szeroki i zakrzywiony, bo poddany działaniu grawitacji układa się wzdłuż zakrzywionej orbity komety.

Kometa Hale-Bopp, jedna z najjaśniejszych komet ostatnich kilkudziesięciu lat. W roku 1996 na naszym niebie osiągnęła jasność porównywalną do jasności najjaśniejszych gwiazd na niebie. Rozwinęła oba typy warkoczy. Źródło: Wikipedia/E. Kolmhofer, H. Raab; Johannes Kepler Observatory, Linz, Austria

Interesujące jest to, że małe jądra kometarne tworzą największe i najmniejsze obiekty w Układzie Słonecznym. Te największe to właśnie warkocze, które potrafią rozciągać się na odległość nawet grubych kilkudziesięciu milionów kilometrów. Najmniejsze to drobinki pyłu kosmicznego, które na swojej drodze pozostawia kometa. Gdy Ziemia wpada w strumień takich drobinek, na naszym niebie pojawia się rój meteorów. Przykładowo, słynne sierpniowe Perseidy utworzone zostały przez kometę 109P/Swift-Tuttle (przedrostek z numerem i literką P oznacza numer katalogowy i kometę okresową). Nie mniej słynna kometa 1P/Halley jest źródłem aż dwóch dużych rojów meteorów: Orionidów i Eta Aquarydów.

Na wstępie niniejszego tekstu napisaliśmy, że rok 2013 jest rokiem komet. Spory przyczynek do tego faktu ma kometa C/2011 L4 (PanSTARRS). Została ona odkryta w czerwcu 2011 roku przez przegląd nieba o nazwie Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (PanSTARRS), jako słaby obiekt o jasności tylko 19 magnitudo.

Kopuła teleskopu PanSTARRS. Źródło: PanSTARRS.

W tym miejscu nie możemy odmówić sobie przyjemności napisania krótkiej dygresji na temat głównego instrumentu optycznego projektu PanSTARSS. Jest nim teleskop zwierciadlany o średnicy zwierciadła głównego wynoszącej 1.8 metra. Teleskop stoi na masywie Haleakala znajdującym się na wyspie Maui należącej do Hawajów.

Schemat całego teleskopu projektu PanSTARRS. Źródło: PanSTARRS.

Główna konstrukcja optyczna teleskopu to układ Ritchey-Chretien, w którym zwierciadłu głównemu oraz wtórnemu nadano kształt hiperboliczny. Aby teleskop miał wolne od wad optycznych i ogromne pole widzenia sięgające aż 3 stopni, wyposażono go dodatkowo w trzyelementowy korektor. Każda z soczewek korektora ma średnicę około 50 cm. Całkowita ogniskowa układu wynosi 7.2 metra, co daje światło f/4.0.

Układ optyczny 1.8-metrowego teleskopu PanSTARRS zobrazowany metodą ray-tracing. Źródło: PanSTARRS.

Nie mniej ciekawy od samego teleskopu jest jego detektor. Podstawową jednostką jest mała kamera CCD o rozdzielczości 600×600 pikseli. Aż 64 takie detektory (w układzie 8×8) stanowią tzw. Orthogonal Transfer Array (OTA). Taki układ sam w sobie daje już detektor o rozdzielczości 4800×4800 czyli 23 milionów pikseli. To jednak połowa drogi do pełnego detektora, który składa się z układu 8×8 takich OTA (w rzeczywistości ciut mniej, bo wyrzucono OTA w samych rogach). W efekcie mamy detektor o rekordowej rozdzielczości 38400×38400 czyli ponad 1.4 GPix o fizycznych rozmiarach średniego formatu (ponad 6×6 cm).

Detektor projektu PanSTARRS czyli kamera o rozdzielczości 1.4 GPix. Źródło: PanSTARRS.

Teleskop wykonuje ekspozycje o długości od 30 do 60 sekund, co pozwala mu rejestrować obiekty do jasności 24 magnitudo (200 tysięcy razy słabsze niż najsłabsze gwiazdy widoczne gołym okiem). Warto tutaj nadmienić, że jedno zdjęcie zajmuje 2 GB, a takich zdjęć w ciągu jednej nocy wykonuje się kilkaset. To uzmysławia z jak ogromnym przepływem danych mają do czynienia naukowcy zaangażowani w projekt.

Docelowo projekt PanSTARRS ma dysponować czterema teleskopami i będzie w stanie w ciągu jednej nocy pokryć obserwacjami 6000 stopni kwadratowych. Całe niebo to ponad 41 tysięcy stopni kwadratowych, z czego ponad 30 tysięcy jest dostępne obserwacjom z Hawajów. To oznacza, że PanSTARRS przeczesze całe niebo raz na 40 godzin!

Po co to wszystko? Dla naszego bezpieczeństwa. Głównym zadaniem projektu PanSTARRS jest poszukiwanie małych ciał Układu Słonecznego ze szczególnym uwzględnieniem obiektów potencjalnie zagrażających Ziemi. Jak wydajne jest to urządzenie, niech świadczy fakt, że podczas rekordowej nocy teleskop PanSTARRS odkrył aż 19 wcześniej nieznanych planetoid!

Odkryciowe zdjęcie komety C/2011 L4 (PanSTARRS). Źródło: Wikipedia/PanSTARRS.

Oprócz planetoid PanSTARRS odkrywa także komety i tutaj właśnie zaczyna się historia obiektu oznaczonego symbolem C/2011 L4 (PanSTARRS), który został odkryty 6 czerwca 2011 roku. Od razu po obliczeniu parametrów orbity okazało się, że mamy do czynienia z długookresową kometą (powraca do Słońca co ponad 100 tysięcy lat), która porusza się po orbicie nachylonej 84.2 stopnia do ekliptyki (a więc płaszczyzna jej orbity jest prawie prostopadła do płaszczyzny orbity Ziemi). Kometa zbliża się maksymalnie do Słońca na odległość tylko 0.3 jednostki astronomicznej (odrobinę bliżej niż Merkury) i w takiej właśnie odległości znajdzie się 10 marca 2013 roku. Wstępne obliczenia mówiły, że w tym momencie jej blask powinien sięgnąć okolic −1 magnitudo, a więc że kometa będzie świecić tak jak najjaśniejsze gwiazdy na niebie.

Niedobre wieści były takie, że maksimum swojego blasku obiekt osiągnie w odległości kątowej tylko 15 stopni od Słońca, a w okresie poprzedzającym przejście przez peryhelium (najbliżej Słońca) będzie widoczny na półkuli południowej.

Dzisiaj wiemy już więcej. Na przełomie roku 2012 i 2013 wzrost jasności komety trochę się załamał, a zmodyfikowane efemerydy mówiły o maksymalnym blasku wynoszącym 2.5 magnitudo. To nie brzmi już tak imponująco jak −1 magnitudo, ale i tak jest jasnością pozwalającą dojrzeć kometę gołym okiem. I faktycznie tak się stało. W ostatnich tygodniach obiekt był bez problemów dostrzegalny okiem nieuzbrojonym i przemieszczał się przez konstelacje Żurawia, Ryby Południowej, Rzeźbiarza i Wieloryba, cały czas jaśniejąc. Co więcej, kilka ostatnich obserwacji wskazywało na to, że blask komety jest ciut większy niż wynikało z poprawionej efemerydy i maksymalnie może nawet dojść do 2 magnitudo.

Kometa C/2011 L4 (PanSTARRS) w łunie słonecznej. Zdjęcie wykonane 3 marca 2013 roku przez Nicholasa Jonesa. Źródło; Wikipedia.

Dnia 10 marca kometa PanSTARRS przeszła przez peryhelium i przesunęła się na część nieba, która jest dostępna obserwacjom z półkuli północnej. W dniach 11–12 marca będzie na niebie wciąż bardzo blisko Słońca (15 stopni) i dojrzenie jej z Polski będzie bardzo trudne. Dnia 12 marca, pół godziny po zachodzie Słońca, obiekt będzie świecił tylko niespełna 10 stopni nad zachodnim horyzontem.

Widok na zachodni horyzont z okolic Warszawy dnia 13 marca o godzinie 18:15 (około 40 minut po zachodzie Słońca). O tej porze Słońce jest już prawie 7 stopni pod horyzontem, a Księżyc (2 dni po nowiu) 14 stopni nad horyzontem. Kometa powinna świecić 8 stopni pod Księżycem, czyli około 6 stopni nad horyzontem. W następnych dniach kometa będzie świecić coraz wyżej nad horyzontem.

Wieczór 13 marca stwarza dość dobrą okazję do posłużenia się młodym Księżycem jako drogowskazem. Jego wąski sierp będzie świecił kilka stopni nad kometą. Dojrzenie obu obiektów wciąż będzie trudne. Choć oba powinny być widoczne gołym okiem, właśnie w tym momencie może przyjść nam z pomocą lornetka. Wyjście na obserwacje tuż po godzinie 18 i przejrzenie zachodniego horyzontu niewielkim instrumentem o średnicy obiektywu 30–50 mm i powiększeniu 7–10 razy może ułatwić nam zlokalizowanie Księżyca, a także świecącej pod nim komety. Używając lornetki zwiększamy także swoje szanse na dojrzenie głowy i warkocza C/2011 L4 (PanSTARRS).

Bardzo rozsądne warunki do obserwacji wystąpią po 15 marca. Wtedy blask komety powinien wciąż wynosić około 3 magnitudo, a jednocześnie 45 minut po zachodzie Słońca powinna świecić kilkanaście stopni nad zachodnim horyzontem. Koniec marca stworzy już bardzo dobre warunki geometryczne, a jednocześnie blask komety powinien wynosić 4 magnitudo. Bez problemów dojrzymy ją gołym okiem, a użycie lornetki pozwoli rozpoznać szczegóły jej głowy i warkocza.

W tym czasie kometa będzie przemieszczać się przez konstelacje Ryb i Andromedy. Dzięki temu dnia 6 kwietnia dojdzie do spotkania komety z jasną i efektowną galaktyką M31, którą omówiliśmy w  pierwszym odcinku naszego cyklu. Będzie to piękna koniunkcja, wręcz wymarzona do obserwacji przez lornetkę, a także do fotografowania!

W drugiej połowie kwietnia C/2011 L4 (PanSTARRS) przejdzie do konstelacji Kasjopei i stanie się w Polsce obiektem okołobiegunowym czyli takim, który nigdy nie chowa się pod horyzont. W maju znajdziemy ją w gwiazdozbiorze Cefeusza, a w czerwcu w Małej Niedźwiedzicy. Świecąc w okolicy północnego bieguna nieba będzie widoczna na stałej wysokości prawie 50 stopni nad północnym horyzontem. Nawet wtedy jej blask powinien wynosić około 8 magnitudo więc nie powinniśmy mieć problemów z dojrzeniem jej przez lornetkę o obiektywie 50–60 mm.

Na przełomie lutego i marca 2013 na południowej półkuli można było podziwiać dwie komety widoczne gołym okiem. Zdjęcie wykonał 3 marca 2013 roku Juri Beletsky w Obserwatorium Las Campanas w Chile. Źródło: Wikipedia.

Maj i czerwiec to jednak czas kolejnej jasnej komety, która podobnie jak PanSTARRS od połowy lutego jest widoczna gołym okiem dla obserwatorów z półkuli południowej. Mowa tutaj o komecie C/2012 F6 (Lemmon) odkrytej 23 marca 2012 roku przy użyciu 1.52-metrowego teleskopu Mount Lemmon Survey znajdującego się w Arizonie. W momencie odkrycia kometa miała jasność tylko 20.7 magnitudo, ale po obliczeniu parametrów orbity okazało się, że 24 marca 2013 roku przejdzie przez peryhelium znajdując się 0.73 jednostki astronomicznej od Słońca. Co więcej, w okolicach tej daty powinna osiągnąć jasność 3 magnitudo, a więc być obiektem bez problemów dostrzegalnym gołym okiem – niestety znów tylko dla obserwatorów z półkuli południowej.

Już w połowie lutego C/2012 F6 (Lemmon) osiągnęła jasność 5.5 magnitudo stając się dostrzegalna gołym okiem i rozbudowując ładny, stosunkowo długi warkocz gazowy. W tym samym czasie na sferze niebieskiej znalazła się w urokliwym towarzystwie Małego Obłoku Magellana oraz jasnej gromady kulistej 47 Tuc.

Po 15 lutego tempo wzrostu blasku komety lekko załamało się. W efekcie, najnowsze prognozy sugerują, że jej maksymalny blask sięgnie 4.9 magnitudo. Niestety nie będzie wtedy dostępna obserwacjom w Polsce. Poza naszym zasięgiem pozostanie przez cały kwiecień i dopiero w maju będziemy mieli okazję do jej obserwacji. Co ciekawe, przeleci ona wtedy na naszym niebie po trasie bardzo podobnej jaką pokonała kometa PanSTARRS. Przemknie więc przez konstelacje Ryb, Pegaza, Andromedy, Kasjopei i Cefeusza. Dopiero potem nie przejdzie do Małej Niedźwiedzicy, jak to zrobiła PanSTARRS, lecz do gwiazdozbioru Smoka.

Na początku maja powinna mieć jasność 5.5–6 magnitudo i być jasnym obiektem lornetkowym, przy odrobinie szczęścia, być może widocznym gołym okiem. Do pierwszych dni czerwca do jej obserwacji wystarczy lornetka o średnicy obiektywu 50–60 mm. Przez cały czerwiec będzie można ją dojrzeć instrumentem o obiektywie 70–80 mm. Chcąc obserwować ją w lipcu, musimy użyć potężnych lornetek o obiektywach około 100–150 mm.

To nie koniec kometarnych atrakcji roku 2013. W październiku i listopadzie na naszym niebie pojawi się 2P/Encke, kometa rekordzistka, charakteryzująca się najkrótszym okresem obiegu dookoła Słońca wynoszącym tylko 3.3 roku. Powinna ona być bez problemów dostrzegalna lornetką o obiektywie 50 mm.

2P/Encke będzie tylko preludium do obiektu, który może zasłużyć na miano komety stulecia. C/2012 S1 (ISON), bo o niej mowa, przez peryhelium przejdzie 28 listopada 2013 roku znajdując się wtedy tylko 0.01 jednostki astronomicznej od Słońca i osiągając jasność porównywalną z Księżycem w pełni! Prognozy są bardzo optymistyczne, ale komety to ciała bardzo kapryśne. Zarówno PanSTARRS, jak i Lemmon okazały się słabsze niż oczekiwano. Wcale nie jest wykluczone, że C/2012 S1 (ISON) podzieli ich los, a także los sławnej komety Kohoutka z 1973 roku, która także zapowiadana na kometę stulecia okazała się obiektem ledwo dostrzegalnym gołym okiem.

Chcąc być uczciwym, trzeba też zaznaczyć, że komety potrafią sprawiać miłe niespodzianki. Ostatnim, bardzo spektakularnym przykładem jest kometa 17P/Holmes, która w październiku 2007 roku pojaśniała nagle 40 tysięcy razy i osiągnęła blask 2.5 magnitudo, będąc obiektem doskonale widocznym gołym okiem nawet z centrum Warszawy. Co więcej, miesiąc po pojaśnieniu jej otoczka (coma) była większa niż Słońce!

Kometa 17P/Holmes sfotografowana 4 listopada 2007 roku przez Ivana Edera. Źródło: Wikipedia.

O komecie C/2012 S1 (ISON) nie będziemy więc teraz pisać szczegółowo, bo do października, kiedy stanie się obiektem lornetkowym jest jeszcze mnóstwo czasu, w którym wiele rzeczy może się zmienić.

Z powyższego tekstu widać wyraźnie, że są lata, kiedy lornetka przyda się do obserwacji nawet kilku obiektów kometarnych. Rok 2013 jest wyjątkowo obfity pod tym względem, więc nie jest reprezentatywny. Tak naprawdę trudno jednak znaleźć taki rok, w którym niewielką lornetką klasy 50–60 mm nie uda nam się dostrzec choć jednej komety. Gdy dysponujemy dużym instrumentem klasy 80–100 mm, rocznie będziemy w stanie dojrzeć nawet kilka komet.

Lornetki z serii Delta Optical Extreme o obiektywach 50 i 70 mm świetnie nadają się do obserwacji komet.

Warto tutaj nadmienić, że w czasach gdy nie było jeszcze regularnych przeglądów nieba, najwięcej nowych komet odkrywali amatorzy posługujący się bardzo często lornetkami. Sławna kometa Hyakutake, która w 1996 roku osiągnęła jasność około 0 magnitudo, została odkryta przez japońskiego miłośnika astronomii Yuji Hyakutake przy użyciu potężnej lornetki Fujinon 25×150.

Komety są wprost stworzone do obserwacji przez lornetkę. Są obiektami rozmytymi, często o małym stopniu kondensacji jądra. Niektóre z nich (np. wspominana 2P/Encke) pojawiają się jako rozmyte mgiełki, bez wyraźnego zgęszczenia w centrum, a przez to, pomimo stosunkowo dużej jasności podawanej w efemerydach, trudno je dostrzec. Przykładowo, pod ciemnym niebem nie powinniśmy mieć problemów z dojrzeniem gwiazd o jasności 6.0–6.5 magnitudo. Taką samą jasność, na początku listopada 2013 roku, powinna mieć kometa 2P/Encke. Jasność ta oznacza blask zintegrowany z całej (dużej i rozmytej otoczki), a to daje nam pewność, że komety Enckego gołym okiem nie dojrzymy. Aby tak się stało jej blask powinien wynosić około 4.5 magnitudo.

Lornetki są instrumentami świetnie nadającymi się do obserwacji obiektów o niskiej jasności powierzchniowej – a do takich zaliczamy przecież komety. Co więcej, chcąc uzyskać jak największą jasność powierzchniową obrazu, musimy używać takiej kombinacji powiększenia i średnicy obiektywu, aby źrenica wyjściowa lornetki była dokładnie taka sama jak źrenica naszego oka. U młodych ludzi, w całkowitej ciemności, źrenica oka rozszerza się do około 7 mm. Oni do obserwacji rozmytych komet powinni używać lornetek o takiej właśnie źrenicy wyjściowej czyli instrumentów 7×50, 8×56, 9×63, 10×70 czy 12×80. Trochę starsze osoby, u których źrenica oka rozszerza się maksymalnie do okolic 6 mm, powinny skupić się na lornetkach klasy 10×56, 10×60, 12×70 czy 15×80. Osoby starsze, u których źrenica oka rzadko przekracza rozmiar 5 mm, powinny zainteresować się lornetkami klasy 10×50, 11×56, 12×60, 15×70, 16×80 czy 20×100.

Duże obiektywy lornetki Delta Optical 20×80 to wydajne narzędzie do obserwacji komet.

Uzyskanie dużej jasności powierzchniowej obrazów wiąże się z zastosowaniem mniejszych powiększeń. Nie powinniśmy się jednak tym martwić. Po pierwsze, duże powiększenia są przereklamowane. Po drugie, małe powiększenia, to duże pola widzenia, a te w przypadku obserwacji komet są bardzo ważne. Otoczki komet potrafią mieć rozmiar grubych kilkudziesięciu minut kątowych, a warkocze rozciągać się na odległości kilku-kilkunastu stopni. Lornetka o polu widzenia kilku stopni pozwala je więc podziwiać w pełnej krasie.

Mamy nadzieję, że skutecznie udało nam się zachęcić wszystkich do obserwacji komet. Rok 2013 jest idealnym do rozpoczęcia swojej przygody z tymi ciekawymi ciałami niebieskimi. Życzymy więc dobrej pogody i pięknych widoków!

Sponsorem cyklu „Niebo przez lornetkę” jest firma: