Uważano je za omen. Kiedy ludzie przestali się bać komet?

Obecnie ogromne zainteresowanie w świecie astronomii budzi obiekt o symbolu 3I/ATLAS. To kometa przybywająca z przestrzeni międzygwiezdnej, która tylko przelatuje przez Układ Słoneczny. Jej trajektoria rodzi po dejrzenia o bycie sztucznym tworem, ale też obserwacje spektroskopowe prowadzone przez teleskop Webb, które nie odzierają 3I/ATLAS z naturalnego pochodzenia, sugerują, że jest to kometa inna niż pozostałe.

Podejrzenia to wynik pomiaru stosunku dwutlenku węgla do wody - związki te tworzą głowę komety. Okazuje się, że dwutlenku węgla jest osiem razy więcej niż wody, a to proporcje dotychczas niespotykane. Próbujemy te obserwacje wyjaśnić na przykład ekstremalnymi warunkami (duże natężenie promieniowania ultrafioletowego) w układzie gwiezdnym, z którego kometa pochodzi. To czysto naukowe rozważania, które nie wiążą się z żadnymi zabobonami, jak było dawniej. A obserwacje komet człowiek dokumentował, odkąd skierował wzrok ku niebu.

Już w czasach starożytnych ludzie rozróżniali dwa podstawowe typy kosmicznych obiektów, gwiazdy i planety, choć natura tych pierwszych była jeszcze ulotna. Planety i gwiazdy wiązano wprost z mitologią, kometom przypisywano często mistyczne znaczenie, inne w każdym regionie świata i społeczności.

Komety miały symbolizować potęgę bogów, zjawisk, które wymykają się pojmowaniu człowieka. Nie brakowało racjonalnych prób wytłumaczenia, czym są, ale były one dalekie od prawdy.

W starożytności Arystoteles przypisywał im naturę atmosferyczną, twierdząc, że ich źródłem są ziemskie wyziewy. Uważano je także za dymiące gwiazdy. Inny astronom z tamtych czasów, Klaudiusz Ptolomeusz, hołdował poglądom, wedle których komety to omen, zapowiedź wydarzeń, najczęściej wiążących się z czymś złym i katastrofalnym dla ludzi.

Taki pogląd - obecny w wielu kulturach, na każdym kontynencie, podobnie jak historie o potopie - jest wyrażony na tkaninie z Bayeux z XI w. Ilustruje ona podbój Anglii przez Normanów i bitwę pod Hastings w 1066 r., ale tym, co najbardziej przykuwa uwagę, jest fragment przedstawiający ludzi zaciekawionych przelatującą kometą, ale i przerażonych nią. Dziś znamy ją jako kometa Halleya.

Te wszystkie dawne poglądy wiązały się z przekonaniem, że kometa jest zjawiskiem jednorazowym, podobnie jak wybuch gwiazdy supernowej. I o ile w przypadku tych drugich nie rozmijano się z prawdą, o tyle w przypadku komet przekonanie o ich niepowtarzalności stanowiło barierę poznawczą. Źródło komet zdefiniowano dopiero w XX w., ale kluczowe dla "odczarowania" ich tajemniczości, było zrozumienie około 300 lat wcześniej, że są to ciała niebieskie, których ruchem - tak jak ruchem planet czy księżyców - rządzą prawa grawitacji.

Przez setki lat natura komet była przede wszystkim obiektem rozważań filozoficznych. Wszelkie przypuszczenia co do miejsca ich występowania były niepopartymi naukową wiedzą domysłami. W odkryciu prawdy o kometach przeszkadzały zarówno brak odpowiednio precyzyjnych instrumentów obserwacyjnych, jak i błędne założenie, że kometa nie jest ciałem niebieskim. Tak twierdził nawet Galileusz, zaliczając komety do kategorii zjawisk optycznych.

W 1577 r. duński astronom Tychon Brahe dokonał po raz pierwszy pomiaru paralaksy komety, tak zwanej Wielkiej Komety 1577 r. Paralaksa (pozorna zmiana położenia obiektu, na który ma wpływ jego położenie względem miejsca obserwacji) to zjawisko dobrze znane już w starożytności, ale w przypadku ciał niebieskich wymagające dużej precyzji pomiaru. Na podstawie zmierzonej paralaksy Brahe ustalił, że przelatując przez Układ Słoneczny, kometa znajdowała się w momencie największego zbliżenia znacznie dalej niż Księżyc. Nie mogła być więc w żadnym wypadku fenomenem atmosferycznym.

Szczęśliwie asystentem Tychona Brahe był Jan Kepler, który w kolejnych latach obalił stare poglądy, uznawane jeszcze przez Mikołaja Kopernika. Zakładały one istnienie sfer niebieskich przyporządkowanych konkretnym obiektom. Swoje sfery miały planety, a gwiazdy tworzyły jedną sferę gwiazd stałych.

Kepler zdał sobie sprawę, że sfery w przypadku planet trzeba zastąpić elipsami. Jego trzy prawa definiujące ruch planet w Układzie Słonecznym przydały się także w przypadku komet. Jednak, dla pełnego obrazu, choć wciąż nieprecyzyjnego, konieczne było zrozumienie, dlaczego orbity mają taki, a nie inny kształt. Tu z pomocą przyszedł kolejny wielki uczony, sir Issac Newton, który zdefiniował zasady rządzące grawitacją pod koniec XVII w. Wyliczenie orbity komety stało się możliwe.

Dziś wiemy, że kometa nazwana od nazwiska Halleya, kometa krótkookresowa, to obiekt, który Edmund Halley widział pod koniec lata 1682 roku. Zestawił on w kolejnych latach swoje obserwacje z zapiskami dla obserwacji 24 komet z lat 1337-1698. Dzięki przekonaniu, że komety poruszają się po orbitach eliptycznych, a nie parabolicznych jak twierdził Newton, wyróżnił powtarzalny cykl, trwający około 76 lat, gdy "jego" kometa powraca w pobliże Ziemi. Wcześniej miało to miejsce w 1531 i 1607 r.

To odkrycie stało się fundamentem przekonania, że komety to ciała niebieskie poruszające się po orbitach eliptycznych w Układzie Słonecznym. Obecnie wiemy, że te elipsy są bardzo różne, a komety dzielimy na krótkookresowe, które obiegają Słońce w ciągu kilku czy też kilkudziesięciu lat, ale też długookresowe, a nawet komety jednopojawieniowe, które poruszają się po orbitach parabolicznych czy hiperbolicznych i mamy okazje zobaczyć je tylko raz. Takie komety jak słynna C/1996 O1 (Hale-Bopp), C/2020 F3 (NEOWISE) czy niedawna C/2023 A3 (Tsuchinshan–ATLAS) mają tak długi szacowany okres orbitalny (tysiące, dziesiątki tysięcy lat), że trudno być czegokolwiek pewnym. Przez tysiące lat kometa może napotkać wiele ciał, które zaburzą jej orbitę i wypaczą dzisiejsze obliczenia.

W przypadku komet takich jak kometa Halleya okres jest na tyle krótki, a perturbacje ruchu orbitalnego na tyle przewidywalne, że pewność obliczeń jest duża. Edmund Halley, bliski przyjaciel sir Isaaca Newtona, w 1705 r. podał dość poprawnie spodziewany moment powrotu "swojej komety" na przełom 1758 i 1759 r. Niestety zmarł w styczniu 1742 r., nie doczekawszy tego momentu.

W kolejnych latach doskonalony rachunek zaburzeń pozwolił Alexis-Claude Clairautowi wyznaczyć czas peryhelium na kwiecień 1759 r. Potem okazało się, że z błędem tylko jednego miesiąca. Te wyliczenia były jednocześnie potwierdzeniem poprawności prawa ciążenia Newtona. Niemiecki astronom Johann Georg Palitzsch dokonał pierwszych obserwacji powracającej komety już 25 grudnia 1758 r.

Edmund Halley obserwował kometę Halleya, ale niekoniecznie ją odkrył, bo tak nazwano ją w hołdzie jego pracy dopiero po jego śmierci. Dokumentacje jej obserwacji znajdziemy już w chińskich zapiskach z 240 r. p.n.e., lecz dopiero Halley zdał sobie sprawę, że liczne obserwacje mają związek z tym samym obiektem. A periodyczność, ze względu na perturbacje ruchu orbitalnego, nie oznacza regularnych powrotów, a wymaga za każdym razem weryfikacji daty nawet o kilka lat.

Obserwacje z drugiej połowy XVIII w., po raz pierwszy spodziewane, to właściwy moment odkrycia tej komety na nowo dla astronomii. Ostatni jej powrót, udokumentowany z bliska przez sondę Giotto, nastąpił w 1986 r. Kolejna wizyta będzie miała miejsce w 2061 r. Obecnie kometa Halleya znajduje się poza orbitą Neptuna, ale już od ponad roku zbliża się ponownie do Słońca. Nawet jeśli nie doczekamy kolejnego pojawienia się tej komety, to warto pamiętać czasy odkryć, które zaowocowały porzuceniem zabobonnego postrzegania kosmosu, w tym komet.