Mostanság minden a koronavírusról, a fekete életekről, a szólásszabadságról és a szabad sajtóról illetve egyebekről szól – teljesen jogosan. Viszont az "egyebek" kategóriába valami olyasmi került bele, amely csillagászként nagy örömmel tölt(ött) el: végre felkerült az égre egy szabad szemmel is látható üstökös, a NEOWISE, amelyet idén fedeztek fel.

De honnan és miért jönnek az üstökösök? Honnan kapják a nevüket és abból mit tudhatunk meg? Miért (nem) látjuk őket? Miért van (egy vagy több) csóvájuk? Amúgy egyáltalán: mi az üstökös? Most ezeknek járunk utána ebben a posztban.

A NEOWISE üstökös 2020. július 19-én (a fotó adatai: 00:33 (UT+2h), 30s, ISO 2500, f/4 24mm)

Honnan jönnek?

Bizonyára annak idején nagy riadalmat kelthetett a jámbor polgárokban, ha megjelent az égen egy váratlan vendég. Talán még bottal is böködték volna, ha tudták volna. Hiába na, senki sem szereti a váratlan vendégeket. Ezért nem annyira meglepő, hogy egy–egy üstökös megjelenését azonnal valami kellemetlen esemény előjelének gondolták, mint pl. világvége és/vagy világégés, földrengések stb.

Egészen a XVI. századig azt gondolták, hogy ezek a csóvás valamik a földi légkör részei. Ekkor azonban jött egy dán csillagász (Tycho Brahe), aki már mérésekkel próbált amellett érvelni, hogy az üstökösök valójában jóval messzebbi objektumok. Később Newton és Edmond Halley (igen, róla nevezték el az egyik üstököst) is csatlakozott eme felfogáshoz, sőt, ők már a keringési pályákat is próbálták kiszámolni.

Az 1577-es üstökös fametszeten. Állítólag Brahe is ezen fényes vándor segítségével próbálta igazolni az üstökösök nem földi eredetét (kép innen)

"Jóval messzebbi objektumok", lehetett az előbb olvasni. Azért ez nem annyira megfogható, igaz? Mivel csillagászatról van szó, próbáljunk meg nagyban gondolkodni! Hunyjuk le szemünket, figyeljünk a légzésre és mire 10-ig számolok megérkezünk az egyik célállomáshoz.

Fantáziarajz a Kuiper–övről néhány régen fellőtt űrszonda jelölésével (kép innen)

Képzeljük el a Naprendszert. Egy. Nagy a forróság, Napunk ontja magából a hőt...Kettő. Forró sziklák, nincs levegő: ez a Merkúr...Három. Fojtogató, súlyos, forró légkör: a Vénusz az üvegházak kozmikus mintapéldánya...Négy. Megnyugszunk, hiszen hazaértünk a Földre...Öt. Átugrunk a vörös szomszédhoz, a Marshoz...Hat. Kezdünk kicsit fázni és megrettenünk a vörös foltos óriástól, a Jupitertől. Sebaj, bátran megyünk tovább...Hét. Megjöttünk a gyűrűs bolygók alfájához, a Szaturnuszhoz...Nyolc. Nagyon furcsa bolygót látunk: az Uránusz pólusa ott van, ahol másoknál az egyenlítő...Kilenc. Már majdnem ott vagyunk, de egy kék gázóriáson, a Neptunuszon, még át kell verekedni magunkat...Tíz. Megérkeztünk! 

Hideg van és sötét, körülöttünk milliószámra repkednek kisebb-nagyobb fagyott szikladarabok, nagyjából egy keringési síkban. Hol vagyunk? Az ún. Kuiper-övben, ahonnan a rövidperiódusú (kevesebb, mint 200 év) üstökösök tanyáznak, nagyjából 30 – 50 csillagászati egységre (CSE, a Nap–Föld közepes távolsága) Napunktól. Nem hangzik soknak? Azért annyit hozzátennék, hogy 1 CSE nagyjából 150 millió kilométer.

Az Oort-felhő elképzelt szerkezete (kép innen)

Azonban van egy másik térrész, ahonnan érkezhetnek fagyos vándorok. Ez már inkább gömbszimmetrikusan helyezkedik el a Naprendszer körül, s nagyjából 1–2 ezer CSE-től egészen 200 ezer CSE-ig (kb. 3 fényév) terjed. Ezt a helyet Oort-felhőnek nevezik (amelyet Jan Oort holland csillagászról neveztek el), ahol több milliárdnyi üstökösmag található. Innen érkeznek a hosszú periódusú (200 évtől több ezer évig) üstökösök.

De kik Ők és miért jönnek?

Ha rövidre szeretném zárni, akkor annyit mondanék, hogy az üstökösök nem mások, mint "piszkos hógolyók". Sarlatán!, Hazug!, kiabálnának be a piactérről egyesek, ha ott mondanám ezt, majd zúgolódva elvonulnának sört inni egy söntésbe (vagy fát gyűjteni a máglyához, amelyre odatessékelnének). Pedig tulajdonképpen valóban azok: az 1–30 km átmérőjű mag kisebb–nagyobb szikladarabok, por, valamint fagyott víz és gázok (szén–dioxid és –monoxid, ammónia, metán) keveréke.

A Tempel 1 üstökös magja a Deep Impact űrszonda fotóján (kép innen)

Elárulok egy titkot: ezek az üstökösök nem nagyon akarnak ám idejönni. Maguktól nem igazán. De egy kis erőszakos behatásra máris készségesen a Naprendszer belseje felé veszik az irányt. Mind a Kuiper-övben, mind pedig az Oort-felhőben rendkívül sokan vannak, így egyáltalán nem szokatlan, hogy egymásnak ütköznek. Vagy éppen egy nagy tömegű objektum (aszteroida, csillag) halad el a közelben, amelynek gravitációs hatása megzavarja a jól bejáratott utakat.

Azon kívül, hogy miből vannak, szerintem valóban érdekes  kérdés, hogy micsodák az üstökösök. Ha belegondolunk, hogy honnan jönnek, akkor adódhat a válasz: egy messzi világ hírnökei, térben és időben egyaránt. Egy olyan világból hoznak és adhatnak információkat, ahol még a Naprendszer keletkezésének nyomai, jellegzetességei megmaradtak és tetten érhetőek: több millárd éves fagyos időkapszulák, melyek segíthetnek megérteni a Naprendszer korai szakaszának fizikai és kémiai állapotát.

A 67P/Churyumov–Gerasimenko üstökös magja a Rosetta űrszonda fotóján (kép innen)

Szóval, már ismert, hogy honnan jöttek, miből vannak és mifélék illetve, hogy miért jönnek. Jönnek. Többes szám. Nem lehet mindenkit csak üstökösnek hívni.

Minek nevezzelek?

Hát kérem, azért régen nem volt egyszerű az üstökös nevezéktan, de ma már relatíve egyszerű és intuitív. Vegyük a legfrissebb és aktuális példányt a NEOWISE üstököst. A becsületes neve amúgy: C/2020 F3 (NEOWISE). Ugye mennyivel szebb? Mondják, hogy a név sokat elárul az emberről...persze lehet, hogy ilyet nem mondanak, de itt most jól hangzik.

Kezdjük balról jobbra. Alapvetően kétféle betűvel találkozhatunk. A "P" azt jelenti, hogy az égi vándor rövid periódusú, míg a "C" a hosszú keringési idejű üstökösöket jelöli. Az ezután következő évszám az üstökös felfedezésének éve. Az utána következő betű szintén a felfedezés idejét mutatja. A hónapokat felbontják fél hónapokra és az ABC betűivel jelölik: január első fele A, a második fele B, február első fele C, a második fele D stb.

Tehát az F az március második felét jelenti. A betű utáni szám azt jelöli, hogy az adott üstökös hányadik felfedezés az adott fél hónapban. A zárójelben lévő név pedig a felfedező neve, ami lehet magánszemély, csoport, vagy mondjuk egy program (mint ebben az esetben). Tehát abból, hogy C/2020 F3 (NEOWISE) a következőket tudjuk meg: a NEOWISE egy hosszú periódusú üstökös, amelyet a NEOWISE program keretében fedeztek fel 2020. márciusának második felében, és ez a harmadik felfedezett üstökös ebben az időszakban.

Mikor jönnek vissza, ha visszajönnek?

Többször említettem, hogy rövid vagy hosszú periódusú az üstökös. Ahogy Grétsy tanár úr mondaná: "Itt álljunk meg egy szóra"! Milyen pályán mozoghat egy üstökös? A Kuiper-övből érkező kométák inkább rövidebb keringésűek (200 év alatt) és kevésbé elnyúlt ellipszispályán mozognak. Az Oort-felhőből érkezők egy parabolapályát erősen közelítő elnyúlt ellipszispályán keringenek és a keringési idő, akár több ezer év is lehet (ld. NEOWISE, amelyre most kb. 6700 évek kell csak várni, hogy újra láthassuk).

A NEOWISE üstökös elnyúlt pályája (kép innen)

Azonban, abban a pillanatban, ahogy az üstökös bekerül a nagyobb súlycsoportba tartozó gázóriások gravitációs terébe, akkor azok erősen, akár drasztikusan meg tudják változtatni annak pályáját. Ezért egy hosszú periódusú jövevény átkerülhet a rövidebb keringési idejű családba. Ez többször is megtörténhet egy üstökössel, ezáltal a keringési periódus egyre inkább lerövidülhet, melynek köszönhetően egyre sűrűbben térhet vissza.

Példák rövidebb periódusú üstökösök keringési pályájára (kép innen)

Ugyancsak előfordulhat, hogy hiperbola pályára áll és elhagyja a Naprendszert. Persze megeshet, hogy egy üstökös eleve a Naprendszeren kívülről érkezik. Ne felejtsük el Napunkat sem! Sok üstökös központi csillagunk gravitációs terétől megszédülve kiperdül a semmibe, mint Darth Vader a Csillagok Háborúja végén. Vannak olyanok is, amelyek olyan máglyahalált halnak, amikor a Napba zuhannak, hogy az inkvizítorok remegve sóhajtanának fel a gyönyörűségtől.

Egy máglyahalálra készülő üstökös a SOHO űrszonda fotóján (jobb oldalon a fehér karikában). A Nap egy koronggal ki van takarva, hogy látni lehessen a közvetlen környezetét (kép innen)

Arra szintén fel kell készülnie egy üstökösnek, hogy a nagy gravitációs terek annyira megtépázzák, hogy egyszerűen szétesik és esetleg belecsapódik egy nagyobb bolygóba, ahogy az történt 1994-ben a Schoemaker–Levy 9 üstökössel, amelynek darabjai a csillagászok árgus szemei előtt belecsapódtak a Jupiterbe.

A darabjaira széthullott Shoemaker–Levy 9 üstökös a Hubble űrtávcső felvételén (kép innen)

De szimplán az is megtörténhet, hogy minden egyes keringésnél annyi anyagot veszít, hogy pár keringés után már nincs mit kipöfékelnie. Ezekből adódóan, azt lehet mondani, hogy lehet nem is térnek vissza, de ha igen, akkor lehet, hogy pár év, esetleg pár száz év vagy pár ezer év múlva jönnek el megint. Persze akkor sem biztos, hogy látni lehet majd az üstököst. Na, nem egyszerű az üstökösök élete, hát még a megfigyelőké.

A Jupiter Nagy Vörös Foltja alatt átlósan húzódó lilás–barnás foltok a Shoemaker–Lev 9 üstökös becsapódásának nyomai a Hubble felvételén (kép innen)

Persze ez nem jelenti azt, hogy ennyit kell mindenképpen várni. Hiszen minden évben feltűnnek üstökösök, csak éppen szabad szemmel nem láthatóak. Legtöbbször érdemes teleszkóp vagy binokulár segítségét igénybe venni, hogy megpillanthassuk őket. 

Miért lesznek láthatók és mennyire fényesek?

De miért lesznek láthatóak eme apró, fagyott sziklák? Ahogy említettem, az üstökösök fagyott, piszkos hógolyók mindenféle flanc nélkül. Mivel kozmikus értelemben véve parányiak, gyorsan mozognak és alacsony a felszíni fényvisszaverőképességük, ezért nehéz őket észrevenni. Manapság rengeteg távcső pásztázza az eget és sokszor, amikor észlelnek egy gyorsan mozgó apró valamit az égen, addig nehéz megkülönböztetni pl. egy aszteroidától (amely mondjuk a kisbolygó-övezetből érkezik), amíg el nem kezd bizonyos jeleket mutatni. Milyen jeleket?

A Hartley–üstökös magja kezdi jelezni, hogy nem aszteroida (kép innen)

Ahogy közeledik az üstökös a Nap felé, úgy egyre jobban melege lesz és a csillagunkból folyamatosan áramló elektromágneses sugárzás sem tesz túl jót neki. Elsősorban az addig fagyott vízjég elkezd párologni és vele együtt egyre több por szabadul ki a magból. Ekkor kialakul az üstökös kómája, amely tehát a magot körülvevő, akár több millió kilométer átmérőjű por és gázok elegye. Szóval, az a fényes bigyó az üstökös "elején", amelyet fotókon, távcsőben vagy éppen szabad szemmel látunk, az nem a mag, hanem a magot övező kóma.

A Holmes–üstökös nagyjából másfél millió kilométer átmérőjű kómája (kép innen)

Ahogy egyre közelebb merészkedik a messziről jött vándor a Napból érkező sugárzás (és annak nyomása) valamint a napszél (nagysebességű töltött részecskék árama) egyre több fagyott gázt és port szakít ki a magból, amelyek aztán elhagyják a kómát a Nappal ellentétes irányban. Ez lehet nem annyira jó az üstökösnek, viszont nekünk annál jobb, hiszen így kialakul a leglátványosabb része a kométának, nevezetesen a csóvája, amelynek hossza elérheti akár az 1 csillagászati egységet, azaz a 150 millió kilométert! Amúgy a csóvák látszólagos hosszát több minden befolyásolja: a magban lévő gáz- és pormennyiség, a Naptól való távolság, a Nap–Föld–üstökös egymáshoz viszonyított pozíciója, stb. Azért az elmondható, hogy minél közelebb kerül egy üstökös a Naphoz, annál hosszabb lesz a csóvája.

Egyszerűsített ábra egy üstökös csóvájáról (kép innen)

Az üstökösök fényessége – hasonlóan a csóvájuk hosszához – sok mindentől függ, éppen ezért nehéz azt előre megbecsülni: a kezdeti mag nagyságától, azaz, hogy mennyi fagyott gáz és por van csapdába ejtve, az üstökös pályája, mennyire közel halad el a Nap mellett, belezuhan-e csillagunkba vagy sem, a Föld térbeli helyzete az üstököshöz (és a Naphoz) viszonyítva, stb.

A híres Halley–üstökös 1986–ban (kép innen)

Egyébként ebből következik egy érdekes dolog: egy üstökös nem akkor a legfényesebb, amikor a legközelebb van a Földhöz, hanem amikor elhalad a Nap mellett. Ezt történt most is a NEOWISE üstökössel. A Földet most, e hét csütörtökén (július 23.) közelítette meg a legjobban (103 millió km), ekkor azonban már távolodott a Naptól (azaz halványodott), amelyhez július 3-án járt a legközelebb (43 millió km).

Kondenzcsíkok kereszteződésénél a NEOWISE 2020. július 18–án (a fotó adatai: 23:17 (UT+2h), 10s, ISO 2000, f/5.6 90mm)

Mennyi az annyi?

Most már valóban szélesedik a látókörünk. Na, de miből is áll az üstökös csóvája? Gázokból és porból. A csóva a Nappal ellentétes (antiszoláris) irányba mutat. Hmmm, valóban? Nem feltétlen. A gázok a Napból érkező UV sugarak hatására gyorsan ionizálódnak, s ennek következtében kékesen fénylenek. Az ionizálódott részecskék a bolygóközi mágneses tér erővonalai mentén az egyre erősödő napszél hatására mindig antiszoláris irányba mozognak.

Ezzel szemben a kómából kiszabaduló por a Nap fényét veri vissza, így inkább a sárgás-vöröses szín jellemző rájuk. A porszemcsékre nem hat olyan erősen a mágneses tér, ezért a porcsóva leginkább az üstökös pályájának mentén terül szét, s ezzel egy kissé elgörbült csóvát kapunk. 

Jól kivehető 2020. július 19–én a NEOWISE halványabb, egyenes gázcsóvája valamint a kissé fényesebb, elhajló porcsóvája (a fotó adatai: 00:39 (UT+2h), 30s, ISO 2500, f/4 24mm)

Szóval eddig van két látható csóvánk. A gázcsóva mindig a Nappal ellentétes irányba mutat, míg a porcsóva ettől akár jelentősen eltérhet. Vagy nem? Akár, de nem biztos. A két csóva nem feltétlenül válik el egymástól, hiszen alakulhat úgy is, hogy a gáz- és porcsóva egybeesik. Kezdenek egybefolyni a dolgok? Sebaj, tegyünk rá egy lapáttal. Előfordulhat, hogy a Föld áthalad az üstökös keringési síkján, s ekkor egy olyan csóvát látunk a már meglévők mellé, amely éppenhogy a Nap irányába mutat. De, hogyan lehetséges ez?, kérdezhetné bizalmatlanul, ám az alig leplezett izgatottságtól izzadva és kezét tördelve.a csapos, ha sikerülne besomfordálni egy eldugott kis zugban lévő, a lázongó tömeget elkerülő csapszékbe és beavatnánk gondolatainkba.

Egy nagyon jó példa az ellencsóvára. De melyik lehet az? Igen, a fényes bal oldali csóva az, amelyik a Nap irányába mutat, míg a jobb oldali a "rendes", a Nappal ellentétes irányba mutató csóva (kép innen)

Úgy, hogy ez csupán egy optikai illúzió, amelyet a Földről látunk. Ekkor az üstökös pályáján már szétszóródott és ott keringő porszemeket látjuk. Gyakorlatilag egy picit láthatóvá válik a messziről jött vándor pályája, pontosabban annak egy pindurka szelete.

Köszönhetünk nekik valamit?

Igen. Az üstökösök hirtelen felbukkanó vendégek, akik ajándékot is hozhatnak. Amikor elhaladnak a Nap mellett, akkor - mint már tudjuk - nem csak gázokat, hanem port és apró kis sziklákat is szétszórnak az űrben. Ezek a leváló kavicsok hűséges kutyaként követik gazdájukat, kialakítva ezzel egy porból és kavicsból álló sávot, amely szép lassan az üstökös egész pályáját beteríti. Amikor a Föld a Nap körüli keringése során áthalad egy ilyen sávon, akkor ezt mi is észrevesszük. Hogyan? Biztos hallott már mindenki a meteorrajokról.

Máglyára vele!, Kergessük ki a faluból!, kiabálná az eddig nyugodtnak gondolt csapszék hátterében csendesen meghúzódó, ám pár sörtől egyre bátrabbá váló törzsközönsége. Pedig a legtöbb (de nem mind!) meteorraj nem más, mint egy annak idején elhaladó üstökös hátramaradt nyomai. Például az augusztusi Perseidák meteorraj is egy üstökösnek köszönhető (Swift-Tuttle), míg a Halley-üstökös az októberi Orionidák meteorrajért felelős.

A Perseidák radiánsa az égen (kép innen)

De, akkor miért nem az üstökös után nevezték el a meteorrajokat? Jó kérdés, de ez egy másik poszt lenne. Most legyen annyi elég, hogy a meteorrajokat az alapján nevezik el általában, hogy látszólag melyik csillagképből indulnak ki az észlelt meteorok. Mivel ezek a szikladarabok a térben egy irányba, párhuzamosan és ugyanakkora sebességgel mozognak, ezért mi észlelők a perspektivikus látásmód miatt úgy érzékeljük, mintha az összes meteor egy pontból indulna ki (ld. amikor esőben vezetünk: ekkor olyan, mintha az esőcseppek egy távoli pontból csapódnának a szélvédőnkre). Így, ha ez a pont (az ún. radiáns) a Perseus csillagképben található, akkor máris boldogan csaphatjuk össze tenyerünket, hiszen megvan az egyik meteorraj neve.

A meteorrajok mellett valami fontosat is köszönhetünk az üstökösöknek. Vannak olyan teóriák, miszerint az élet alapköveit - vagy akár magát az életet is - a Földbe csapódó aszteroidáknak és üstökösöknek köszönhetjük. Hiszen a piszkos hógolyók mit tartalmaznak (a poron kívül)? A víz, szén–dioxid és –monoxid mellett észleltek már szerves vegyületek is, mint pl. policiklusos–aromás–szénhidrogének. E szó hallatán nem csoda, hogy halk sikolyok és hörgések közepette mindenki csapot–papot hátrahagyva menekülne ki a csapszékből. Azonban gondoljunk bele, hogy ezek a vegyületek velünk együtt élnek és sokszor mi magunk produkáljuk (dohányzás, a tábortűz füstje, stb).

Ezek után már csak szeretni lehet az üstökösöket, nem igaz? Mert szinte biztos vagyok benne, hogy amint láthatóvá válnak az emberi szem számára az üstökösök, onnantól kezdve csak ámulunk és megszeretjük ezeket a különleges, messziről és váratlanul érkezett vendégeket.

A NEOWISE sikeresen kibukkant az elkenődő kondenzcsíkokból (a fotó adatai: 2020.07.18. 23:36 (UT+2h), 15s, ISO 2000, f/5.6 60mm)

Nekem mit adott?

Izgatottságot, libabőrt, nagyon szép élményt! Amikor sikerült először megpillantani szabad szemmel a NEOWISE üstököst, akkor akaratlanul is megemelkedett a hangom és a szokásos magyar kötőszavak használatától sem riadtam vissza. Bevallom, hogy nem volt annyira látványos a kométa, mint a Hale-Bopp, amikor annak idején valamikor éjjel 2 körül botorkáltam haza pár sör után. De nekem az volt az első és az elsőt soha nem felejti el az ember.

Azonban a mostani is szép volt, ahogy a mindinkább sötétebbé váló égen egyre határozottabban látszódott a csóva és belegondoltam, hogy milyen csodát látunk. Egy dermedt álomból feléledő, több millárd éves vándort, amely magában hordozhatja Naprendszerünk születésének nyomait, amely közrejátszhatott abban, hogy kialakult az élet a Földön.

Viszlát NEOWISE–üstökös (a fotó adatai: 2020.07.18. 23:57 (UT+2h), 15s, ISO 2000, f/5.6 60mm)

Bámuljuk őket amíg lehet, hiszen ki tudja? Lehet csak pár napig lehetünk részesei egy üstökös tündöklésének, majd elkerülhetetlen bukásának. Hiszen idővel egyre haloványabb lesz és visszaalakul egy csendesen száguldó, piszkos hógolyóvá egy messzi, hideg és sötét helyen. Lassan visszaszenderül fagyos álmába. Ahogy kezdte. Lehet nem is tér vissza. De érdekes ez? Nem. Majd jön egy másik. A névtelen tömegből bárki lehet egy új üstökös...csak legyünk jó helyen és időben.