Komety: sněhové koule z vesmíru, 1. část

Místo a událost narození Ježíše Krista prý označovala Betlémská hvězda, údajně kometa. Hvězdářům se však již od dob J. Keplera nedařilo ji najít mezi známými kometami.

Někteří odborníci se proto dnes domnívají, že nešlo o kometu, nýbrž o přiblížení (konjunkci) dvou nebo více jasných nebeských objektů. Mohly mezi nimi být i jasné planety; více se dozvíte v hesle „Betlémská hvězda“ na Wikipedii.

Americký astrofyzik Michael R. Molnar ve své knize Star of Bethlehem — The Legacy of the Magi dochází studiem dobové numismatiky k závěru, že Betlémská hvězda souvisela s královským Jupiterem. Ten se v roce 6 před Kristem setkal na východní obloze s Měsícem v souhvězdí Berana, což bylo vykládáno jako zvěstování Mesiáše.

Základní fakta

Co je vlastně kometa? Zatímco Aristoteles mluvil o „vlasatých hvězdách“ či „vlasaticích“ a pokládal je podobně jako meteory za projevy zemské atmosféry, od doby dánského astronoma Tycha de Brahe víme, že většina komet je součástí sluneční soustavy.

Dnes však známe i mezihvězdné (hyperbolické čili „rogue“) komety přilétající k nám z mezihvězdého prostoru po hyperbolických drahách. Mohou po nich zase odlétat, nebo se začít pohybovat po eliptických drahách, a stát se tak oběžnicemi Slunce.

Jádra komet mají malou hustotu – 0,1 až 0,25 g.cm^-3 – a průměr jen několik stovek metrů až desítek kilometrů (maximálně 60 km). Jsou to v podstatě „hroudy špinavého sněhu“: nekulová tělesa složená hlavně z porézních ledů vzniklých zmrznutím různých plynů. Obsahují také silikátový (křemičitanový) prach, písek a až centimetrové úlomky silikátových hornin.

Mezi zmrzlé plyny, které se vyskytují v jádrech komet, patří voda (astronomové ji řadí k plynům, protože kapalná je pouze v malém rozsahu teplot), kysličník uhličitý, kysličník uhelnatý, methan, čpavek, methanol, kyanovodík, formaldehyd, ethanol, ethan, snad i dlouhé řetězce uhlovodíků, aminokyseliny a další látky. Mezihvězdný původ některých komet spojujeme s poměrně hojným obsahem acetylenu, kyanovodíku a isokyanatanu, jež byly nalezeny třeba na kometě Hyakutake.

Proč mají komety ohon?

Komety se vyznačují silně eliptickými (excentrickými) drahami, tedy značně proměnlivými vzdálenostmi od Slunce. Astronomové používají pro měření délek astronomickou jednotku (AU), která odpovídá vzdálenosti Země od Slunce – 150 milionům kilometrů. Pokud se kometa dostane blíže ke Slunci, než je planeta Mars (na méně než 1,5 AU), začíná vytvářet typický ohon. Sluneční záření zde totiž kometu zahřívá natolik, že ledy z jejího jádra sublimují (mění se v plyny) a vytvářejí slabou dočasnou atmosféru zvanou koma.

Plynné molekuly vody, kysličníku uhličitého a uhelnatého, vodíku i dalších látek se pak štěpí na atomy a ionty. Díky tomu vidíme zářící hlavu komety. Tlak slunečního větru ji částečně odfoukává i s prachem a pískem, čímž vzniká zářící ohon. Obrovský oblak plynů a prachu z komatu může narůst do průměru přes milion kilometrů, a dokonce i víc, než je průměr Slunce. Ohon typicky dosahuje délky 10 až 100 milionů kilometrů, maximálně 1 AU.

Jak se komety přibližují ke Slunci, jejich rychlost roste jako při volném pádu, a když se vzdalují, opět klesá. V obou směrech je stejná ve stejné vzdálenosti od Slunce. Blízko Slunce může být rychlost komety i přes 70 km/s, za oběžnou drahou Neptunu se zpomaluje pod 5 km/s. Většina komet se vyznačuje velmi dlouhou dobu oběhu (od roků do stovek tisíců let).

Proč ovšem planety a jiná tělesa sluneční soustavy s vlastní atmosférou netvoří koma ani ohon? Velká tělesa si atmosféru udrží díky své větší hmotnosti, a tím i silnější gravitaci. Příkladem jsou Venuše, Země, Mars nebo měsíc Saturnu Titan. Malá tělesa, jako jsou asteroidy mezi Jupiterem a Marsem, zas většinou neobsahují těkavé pevné látky. Výjimku představuje Ceres, jehož povrch je z vodního ledu. O tomto asteroidu se víc dozvíme v roce 2015, kdy ho bude studovat sonda DAWN, vypuštěná americkou agenturou NASA.

Rozptylování čehokoli (třeba gravitace či záření) z jednoho bodu do prostoru snižuje intenzitu rozptylovaného s druhou mocninou vzdálenosti. U Neptunu, který je od Slunce 30× krát dál než Země, připadá na jednotku plochy 900× (tedy 30²-krát) méně světla než na Zemi. Proto je teplota za dráhou Neptunu nižší než 60 K (kelvin, zkratka K, je jednotka absolutní teploty, jejíž nula odpovídá -273,15 °C). V takových podmínkách je i dusík v pevném skupenství (má bod tání 63,15 K) a plyny komet zůstávají zmrzlé. Kvůli malému množství slunečního záření se zde komety nezahřívají, a proto nemají ohon ani koma. Protože v takové dálce a temnu jsou i skoro nepohyblivé, je téměř nemožné je pozorovat.

Na Plutu se vyskytují podobné zmrzlé plyny jako v kometách – když byla tato trpasličí planeta v letech 1979–1989 blíže Slunci než Neptun, umožnily její přechody přes vzdálené hvězdy studovat složení její atmosféry. Pluto se svými pěti měsíci, stejně jako příbuzná ještě vzdálenější tělesa, by tedy mohly být kometami, kdyby se dostatečně přibližovaly ke Slunci.

Druhou část článku si můžete přečíst zde.