9. septembra 2017. dogodilo se nešto neobično. Mali objekat prečnika svega 160 metara proleteo je pored Sunca na udaljenosti od 38 miliona kilometara iznenađujućom brzinom od 316.000 km/h. Prošli su milioni godina od kada se to telo okupalo svetlošću neke zvezde. Ta činjenica ne znači sama po sebi ništa posebno. Milioni objekata od stenja i leda okreću se oko Sunca na ogromnim udaljenostima, a neki od njih se približavaju Suncu samo na kratko. Ali...
Sonda 'New Horizons' će za manje od 13 meseci proći pored Kajperovog objekta 2014 MU69, koji je verovatno sličan 'Oumuamui.
Teleskop koji je otkrio tajanstvenog posetioca.
To tajanstveno telo je ni više ni manje nego međuzvezdani asteroid! O njemu sam nedavno već pisao, ali tada nisam imao baš mnogo informacija. Sada je malo bolje.
Bio je to prvi i poslednji prolaz ove lutalice pored Sunca, koji je odlazi da se više nikad ne vrati. Našoj civilizaciji je bio nepoznat sve do 18. oktobra, kada ga je detektovao jedan od havajskih teleskopa sistema Pan-STARRS, i kada je dobio zasluženu oznaku C/2017 U1. Izgledalo je kao da se radi o kometi sličnoj mnogim drugima koje jako eliptičnim orbitama dolaze iz dubina Ortovog oblaka. Ali proračuni trajektorije iznenadili su sve naučnike, jer je potvrđeno da objekat sledi hiperboličnu orbitu. To je drugim rečima značilo da dolazi iz međuzvezdanog prostora. Prvi put u istoriiji mi smo kao vrsta otkrili posetioca sa druge zvezde.
U prvim danima posle otkrića, većina naučnika je verovala da se radi o objektu koji je zapravo stigao iz solarnog sistema, a da je hiperbolična trajektorija bega samo produkt ili netačnih proračuna zasnovanih na nepreciznim osmatranjima ili nastala nekom usputnom gravitacionom perturbacijom. Ali kako su dani prolazili osmatranja su se ponavljala a ekscentricitet C/2017 U1 nije padao ispod 1,18 (sve iznad 1 je govorilo o hiperboličnoj orbiti, tj. međuzvezdanom kosmosu), a orbita nije mogla da se poveže nisajednom značajnijom gravitacionom perturbacijom u Sunčevom sistemu (orbita objekta je bila nagnuta za ugao od 122,68° u odnosu na ekliptiku). U isto vreme, nije bilo kome – oblaka gasova i prašine koje emituju komete kada prolaze pored Sunca – kada je objekat proleteo kroz perihel, tako da je uskoro dobio asteroidnu oznaku A/2017 U1 umesto kometne. Treba se setiti da je to samo osmatračka distinkcija, pošto ne postoji jasna razlika između ta dva tipa astronomskih objekata.
Trajektorija 'Oumuamue (položaj od pre mesec dana) posmatrana je 113 puta za samo 29 raspoloživih dana. Asteriod je prišao Suncu na svega 0,255 AJ. Ekscentricitet orbite je 1,2994. Rotacioni period je procenjen na 8,2 h. Izračunato je da se asteroid 1605. godine kretao u odnosu na Sunce (2.300 AJ) brzinom od 26,34 km/s, 1839. godine (1.000 AJ) brzinom od 26,35 km/s, 2000. (100 AJ) 26,66 km/s, 2016. (10 AJ) 29,50 km/s, 2017. (1 AJ) 49,67 km/s, a u perihelu 2017. brzinom od 87,7 km/s.
Nakon što je potvrđeno njegovo međuzvezdano poreklo, Astronomsko udruženje je donelo odluku da uvede oznaku 'I' za sve sledeće slične međuzvezdane objekte, bez obzira na njihovu prirodu. Objekat je takođe kršten kao 'Oumuamua, što na havajskom znači 'glasnik iz daleka' (prilično brzopleta odluka, kako zbog kakofonije odabranog imena, tako i zbog neodabira imena 'Rama'[1], koje je, kao što svi znaju, predstavljalo jedini logiči izbor). Na taj načina, dobili smo nekoliko zvaničnih naučnih imena za malog međuplanetnog posetioca: 1I, 1I/2017 U1, 1I/'Oumuamua ili 1I/2017 U1 ('Oumuamua), pa svako nek izabere šta mu volja.
Ali da ne izgubimo iz vida najvažniju stvar, a to je kakva je stvarna priroda 'Oumuamue, odakle dolazi, iz kog zvezdanog sistema vuče poreklo? Odgovore je teško dati jer je 'Oumuamua prošišala kroz naš solarni sistem i sada se udaljava od nas brzinom od preko 26 km/s (~94.000 km/h) i nikad se više neće vratiti. Asteroid je posmatran teleskopima jako kratko, ali spektar pokazuje da ima crvenkastu boju, što bi mogao da bude dokaz postojanja organske supstance na površini kao slični objekti u Kajperovom pojasu našeg sistema. Ako je tako, mogao bi da bude sastavljen od stenja i leda, mada odsustvo kome implicira značajan manjak isparivih materija na površini.
Pravac na nebu odakle je Oumuamua stigla uperen je u pravcu solarnog apeksa, iz sazvežđa Lire. To je pravac ka kome se Sunce kreće u odnosu na galaktički centar. Taj pravac je i najlogičniji za međuzvezdani objekat koji 'luta', te se uklapa u hipotezu o međugalaktičkom poreklu Oumuamue. Grupa astronoma sa Ericom Gaidosom na čelu proračunavala je relativno kretanje Oumuamue u odnosu na obližnje zvezde i zaključila da bi posetilac mogao da potiče iz otvorenog klastera mladih zvezda kakav postoji u južnim sazvežđima Carina i Columba. Oumuamuu je možda izbacila džinovska planeta pre nekih 40 miliona godina brzinom od 1 ili 2 km/s. S druge strane, pre 1,3 miliona godina, Oumuamua je proletela na pola svetlosne godine (0,16 pc) od obližnje zvezde TYC4742-1027-1[2], sa malom šansom da je nastao u Ortovom oblaku te zvezde (zbog prevelike brzine), već je pre jednostavno proleteo kroz njega.
Pa kako je uopšte takav objekat izbačen iz sistema gde je rođen? Najverovatnije, kao što sam već pomenuo, usled sudara sa nekom džinovskom planetom. Tokom formiranja našeg Sunčevog sistema, premeštanja džinovskih planeta izbacilo je brojne objekte iz Kajperovog pojasa, tako da u njemu danas ima samo 1% originalne mase. Ali za izbacivanje nekog tela iz zvezdanog sistema nije dovoljan samo sudar sa nekom planetom, već ulogu igra i adekvatna udaljenost. Što je planeta dalja od zvezde, to je neophodna manja masa da bi mogla da izbaci nekog. Naprimer, Vreli Jupiteri i Vrele Super-Zemlje nisu u stanju da izbace iz sistema neko telo tipa Oumuamua čak i ako imaju ogromne mase. U našem sistemu su 4 velike planete kadre da gravitaciono izbace objekat tipa Oumuamua, ali Jupiter i Neptun su najefikasnije u tome (Jupiter je mnogo masivniji, ali je isto tako mnogo bliži Suncu). Iz tog razloga verovatno je da je Oumuamuu izbacila planeta slična Uranu ili Neptunu na velikoj udaljenosti od svoje zvezde, što se slaže sa sastavom sličnim Kajperovom pojasu. Zanimljivo je da je reč o vrsti vansolarnih planeta od kojih smo tek nekoliko otkrili oko drugih zvezda, ali očigledno su za to krive naše metode u otkrivanju istih.
Nasina animacija prolaska asteroida pored Sunca. Udaljenost – oko 30 udaljenosti Zemlja-Mesec. Procenjuje se da sličnih usamljenih objekata (sola lapis) nevezanih ali ipak u blizini Sunca iznosi možda 7×1014 objekata po parseku3.
Exoplanete otkrivene na osnovu njihove mase i udaljenosti od zvezde. Crtkaste vertikalne linije koje presecaju brzinska ograničenja (crvene linije) označavaju zonu u kojoj se nalaze planete koje bi mogle da izbace 'Oumuamuu.
A sada dolazi ono najinteresantnije, zbog čega sam i odabrao ovu temu. Da li bi mogli nekako da proučimo 'Oumuamuu uz pomoć kosmičkih sondi? Na prvi pogled čini se da je i samo razmatranje ove opcije čista ludost. Setimo se da se mali međuzvezdani posetilac svake sekunde udaljava od nas za ~26 kilometara – brže od svake letilice do sada[3] – i udaljava se sve dalje i dalje. Ipak, čini se da to nije neizvodljivo. Britanska organizacija 'i4is' (Initiative for Interstellar Studies) analizirala je trajektoriju 'Oumuamue i zaključila da bi imalo smisla, ali ako ispalimo sondu u roku od 5-10 godina i ako bi ona mogla da napusti solarni sistem brzinom između 33 i 76 km/s. U tom slučaju, sonda, prikladno nazvana 'Project Lyra', stigla bi međuzvezdani cilj za pet do 30 godina.
Amblem misije 'Lyra'.
Očigledno, što duže čekamo sa lansiranjem sonde, to će ona morati brže da leti ka Oumuamui. Ako bi poletela 2018, što je nemoguće, morala bi da putujo minimalnom brzinom od 26,75 km/s da bi je ulovila u razumnom roku; ali ako bi to učinili 2027. godine, što je logičnije, minimalna brzina bi morala da bude 37,4 km/s da bi dpstigla cilj za 15 godina. Može li se postići ta brzina? Nije jednostavno, ali je dostižno našom sadašnjom tehnologijom. Tačno je da najbrži ljudski artefakt koji je napustio solarni sistem, 'Voyager 1', leti brzinom od samo 16,6 km/s, ipak mnogi predlozi međuzvezdanih sondi o kojima razmišljamo za proučavanje heliopauze mogle bi da dostignu tu brzinu korišćenjem kombinacijom različitih tehnika.
Trajanje misije ka 'Oumuamuu u zavisnosti od brzine i datuma lansiranja.
Naprimer, omiljena opcija bega je upotreba gravitacionih asistencija Sunca i Jupitera. Ako bi koristili pogonski sistem koji bi 'pogurao' sondu tokom najbližeg proletanja pored Sunca – koristeći prednosti famoznog Oberthovog efekta – brzina bega bi lako mnogla da premaši 70 km/s, što bi činilo mogućim susret sa 'Oumuammuom. Naravno, možemo da govorimo i o manjim brzinama. Naprimer, trajektorija bega od 40 km/s omogućila bi susret sa 'Oumuamuom 2051. godine na udaljenosti od 23,3 milijarde km (155 AJ) od Sunca. Problem je što da bi pomenuti manevar bio efikasan, sonda mora da prođe jako blizu Suncu, možda na manje od tri solarna poluprečnika (oko 2 mil. km), čime bi se pojavio ozbiljan problem termo-kontrole. To je razlog zbog čega se ovaj manevar, na engleskom 'fly-by', češće naziva 'fry-by' ('fry' znači prženje). Ako bi se koristili još napredniji pogonski sistemi, kao što su solarna jedra ili laserska jedra, vreme leta bi se znatno smanjilo. Naprimer, ako bi koristili ultra-lake 1-gramske laserske robotske nano-letilice projektovane za projekat 'Breakthrough Starshot', meta bi bila dostignuta za 7 godina uz korišćenje 2,74 megavatnog lasera površine 1 km2 (ako bi sonde imale 10 grama, što je lakše izvodljivo, laser bi bio deset puta jači). U svakom slučaju, smatram da bi ovu tehnologiju trebalo odbaciti jer je ipak previše extremna. [Svakako ću uskoro opisati detaljnije ovaj fantastični projekt u kome učestvuju ruski milijarder Miljner i Stiven Hoking. Do tada pročitaj ovo kao uvod.]
Trajektorija projekta 'Interstelar Probe' iz 1999. Sonda bi dostizaja brzinu od 14 AJ godišnje zahvaljujući solarnom jedru i manevru gravitacione asistencije Sunca.
Sonda 'RISE' ('Realistic InterStellar Explorer') udaljava se od Sunca zahvaljujući ksenonskim jonskim motorima, čija plavičasta svetlost daje brodu 'spooky look'. Taj projekat iz 2002. trebalo je da dostigne brzinu od 20 AJ godišnje. Koristio bi generatore RTG sa americijumom-241 umesto prutonijuma-238. Varijanta ovog broda bi mogla da se iskoristi za jurnjavu za 'Oumuamumom.
Ali da li se isplati juriti za 'Oumuamumom? Bez sumnje, odgovor je yes. 'Oumuamua je međuzvezdani posetilac koji je nastao negde u okolini druge zvezde. Njegovo proučavanje bi nam otkrilo fundamentalne odgovore o procesu nastanka planeta u drugim zvezdanim sistemima. Priroda nam je poslala komadić drugog solarnog sistema skoro na dohvat ruke! I, kao da to nije dovoljno, to se dogodilo tokom naših kratkih životića! Uz to, sonda 'New Horizons' će za jedno 400 dana proleteti pored 2014 MU69 i pribaviti podatke o klasičnim Kajperovim objektima koji bi mogli da se uporede sa osmatranjima 'Oumuamue. U ovom slučaju, bilo bi idealno kada bi brod mogao da, recimo, ispali neki podsistem koji bi udario u 'Oumuamuu kako bi se detaljno proanalizirao unutrašnji sastav, kao što je učinio 'Deep Impact' sa kometom Tempel 1.
Problem je što vreme ne radi za nas, a sonda poput 'Projekta Lyra' zahtevala bi finansiranje na nivou Nasinih misija 'New Frontiers' ili 'Flagship' (korišćenje RTG-ova, velikih raketa, itd. = svakako par milijardi), ekspedicija koje obično zahteva decenije pažljivih planiranja. Ali nažalost nemamo toliko vremena (niti dolara). Ali svakako je prava šteta da propuštamo šansu da sustignemo 'Oumuamuu. Posetioci sa drugih zvezda čekaju na nas u mračnim dubinama kosmosa.
Možda stvarno negde čeka neki međuzvezdani prozor za nas?
Reference:
- Eric Gaidos et al, Origin of Interstellar Object A/2017 U1 in a Nearby Young Stellar Association?, arXiv:1711.01300, 3 noviembre 2017.
- Andreas M. Hein et al., Project Lyra: Sending a Spacecraft to 1I/’Oumuamua (former A/2017 U1), the Interstellar Asteroid, arXiv:1711.03155, 8 nov. 2017.
- Gregory Laughlin and Konstantin Batygin, On the Consequences of the Detection of an Interstellar Asteroid.
- Simon Zwart et al., The origin of interstellar asteroidal objects like 1I/2017 U1, arXiv:1711.03558, 9 noviembre 2017.
- David E. Trilling et al., Implications for planetary system formation from interstellar object 1I/2017 U1 (`Oumuamua), arXiv:1711.01344, 9 nov. 2017.
[1] Da ne bi obrazlagao, pročitaj knjigu Artura Klarka iz 1973. 'Sastanak sa Ramom'.
[2] Čak su izračunali i brzinu koju je asteroid tom prilikom dostigao: 103,09 km/s, odn. 371,2 km/h.
[3] Za sad je rekorder 'New Horizons' sa 16,3 km/s.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
