Wyobraź sobie, że bliskie spotkanie z obcą gwiazdą, które miało miejsce 2,5 miliona lat temu, nadal wpływa na to, co dzieje się w najdalszych zakątkach naszego Układu Słonecznego. Brzmi jak science fiction? Okazuje się, że to hipoteza, która zyskuje coraz więcej poparcia w świecie nauki. Nowe badania sugerują, że gwiezdny intruz, gwiazda HD 7977, mogła wywołać gigantyczny wzrost aktywności kometarnej, której echo odczuwamy do dziś. To przełomowe odkrycie zmienia nasze postrzeganie historii kosmicznego sąsiedztwa Słońca.

Klucz do rozwiązania tej zagadki leżał w precyzyjnych danych dostarczonych przez misję Gaia. Ten teleskop Europejskiej Agencji Kosmicznej dokonał bezprecedensowych pomiarów zmieniających się pozycji i jasności gwiazd w naszej galaktyce. Dzięki połączeniu spektrografu, mierzącego ruchy gwiazd wzdłuż linii widzenia, z kamerami wysokiej rozdzielczości, śledzącymi ruch poprzeczny, Gaia zdołała zrekonstruować trójwymiarowe ruchy około 1% obiektów w Drodze Mlecznej. Wśród nich znalazła się właśnie gwiazda HD 7977, przypominająca Słońce i położona w konstelacji Kasjopei.

To dzięki Gaia naukowcy odkryli, że około 2,5 miliona lat temu, orbity Słońca i HD 7977 zbliżyły te dwie gwiazdy do siebie. Początkowe dane z misji Gaia sugerowały, że odległość tego spotkania wynosiła od 4 000 do 25 000 jednostek astronomicznych (AU). Jednak analiza orbit komet długookresowych pozwoliła badaczom zawęzić ten zakres do znacznie mniejszego przedziału: 6 000–10 000 AU. To właśnie to bliskie przejście miało zapoczątkować lawinę komet zrzuconych w wewnętrzny Układ Słoneczny.

Obłok Oorta: Kosmiczny rezerwuar komet i grawitacyjne sygnatury

Zazwyczaj to grawitacja dysku naszej galaktyki jest główną siłą, która powoduje zmianę orbit lodowych obiektów w zewnętrznym Układzie Słonecznym. Ta grawitacyjna siła rozprzestrzeniała materiał, tworząc z dysku obiektów to, co dziś znamy jako kulistą powłokę – Obłok Oorta, nazwany na cześć jego odkrywcy, Jana Oorta.

W normalnych warunkach, ta galaktyczna siła powinna dominować nad orbitami nowych komet wkraczających do naszego Układu Słonecznego po raz pierwszy (choć późniejsze zbliżenia z planetami czy Słońcem mogą je zmieniać). Co więcej, powinna ona pozostawiać wyraźną „sygnaturę” w kierunku, w jakim orbity komet są zorientowane względem płaszczyzny Drogi Mlecznej.

Gwiezdne pchnięcie w danych: kometarny potok trwa

Jeżeli jednak HD 7977 przeszła tak blisko, jak sugerują Kaib i Raymond, jej grawitacyjny wpływ chwilowo przyćmiłby grawitację galaktyki, a „galaktyczna sygnatura” powinna być nieobecna w aktualnych orbitach komet. I to jest dokładnie to, co odkryli badacze, analizując orbity nowych komet.

„Rozkład orbit komet sugeruje, że żyjemy w niezwykłym czasie, kiedy to HD 7977 zdominowało generowanie nowych komet, a nie większe pole grawitacyjne Drogi Mlecznej, jak to zwykle bywa. Oznaczałoby to również, że przeżywamy późne etapy dość rzadkiego i potężnego deszczu komet” – wyjaśnia Kaib. Aby przetestować tę hipotezę, Kaib i Raymond przeprowadzili serię symulacji komputerowych, modelując orbity komet powstałych w wyniku przejścia HD 7977 w różnych odległościach. Modele te porównano z orbitami 112 komet długookresowych, obserwowanych od 1989 roku, kiedy to profesjonalne przeglądy umożliwiły wykrywanie większości nowych komet na obu półkulach.

Okazało się, że obserwowane orbity komet, które odbywają swoje pierwsze przejście przez Układ Słoneczny, idealnie pasują do scenariusza wywołanego przez HD 7977. To ona miała zapoczątkować falę komet długookresowych wkraczających do naszego Układu Słonecznego. Starsze komety, odbywające kolejne przejścia, są natomiast zgodne z wpływem dysku galaktycznego, który uformował ich orbity. Praca badaczy została już przyjęta do publikacji w czasopiśmie The Planetary Science Journal i jest dostępna na serwerze preprintów arXiv.

Tajemnice, które czekają na rozwikłanie

Jak to często bywa w nauce, wyniki nie są jednak idealnie czyste. W tym zbiorze danych rozmiary orbit komet nie pasują idealnie do modeli bliskiego przejścia gwiazdy. „Podobnie jak wiele innych prac symulujących produkcję komet długookresowych, odkryliśmy, że rozmiary orbit naszych komet nie pasują idealnie do obserwowanego rozkładu” – przyznaje Raymond. „Możliwe, że brakuje nam w symulacjach jakiejś ważnej fizyki i niewykluczone, że to spowodowało błędną interpretację danych dotyczących orbit komet”.

Istnieje możliwość, że struktura naszego Układu Słonecznego jest bardziej złożona, niż przewidywano, lub siły zaangażowane w ten proces są bardziej skomplikowane, niż uwzględniono w modelach. Nie można wykluczyć, że oba te czynniki odgrywają rolę. Wiemy na przykład, że oprócz grawitacji, inne siły, takie jak odrzuty z własnych strumieni gazu kometarnego czy nawet ciśnienie światła, mogą wpływać na zmianę orbit.

Dobra wiadomość jest taka, że przewidywania te zostaną wkrótce przetestowane. „Miłą rzeczą w naszej prognozie jest to, że będzie ona dość szybko weryfikowalna. Gaia nadal publikuje nowe dane dotyczące ruchów gwiazd, a za 6–12 miesięcy powinna być w stanie poprawić nasze zrozumienie ruchu HD 7977 i powiedzieć nam, czy mamy rację, czy się mylimy” – podkreśla Kaib. Z każdym rokiem obserwuje się więcej komet, a nowsze teleskopy pozwalają nam dostrzec większą różnorodność obiektów z większą precyzją. Co więcej, planowany przegląd nieba Legacy Survey of Space and Time, realizowany przez Obserwatorium Very Rubin, wykryje bardzo dużą liczbę nowych komet w ciągu najbliższej dekady, co pozwoli z większą pewnością ustalić, czy grawitacyjna sygnatura naszej galaktyki pojawia się w orbitach komet, czy też wciąż podlegają one wpływowi pradawnego, gwiezdnego intruza.