Niektóre meteory pozostawiają ślady trwające nawet do godziny. Teraz możemy wiedzieć dlaczego

Aby pozostawić trwały ślad, meteory muszą celować nisko. Nowe badanie gwiazd spadających pokazuje, że meteory, które przebijają się przez 90 kilometrów w górę, pozostawiają trwały blask, w przeciwieństwie do tych, które spalają się na większych wysokościach.

Meteory są zazwyczaj zdarzeniami, na które patrzy się migająca wzrokiem. Cząsteczka pyłu kosmicznego zostawia płonący ślad światła, gdy sunie przez atmosferę, po czym znika. Ale czasami meteor zostawia długotrwały blask. Astronomowie zauważyli te trwające szeregami ślady od ponad wieku, ale pozostawały pytania dotyczące ich pochodzenia.

Teraz pierwsze systematyczne badanie trwałych szeregów odsłoniło, jaki rodzaj meteorytów najprawdopodobniej pozostawi za sobą szereg. Wbrew wcześniejszym założeniom, kluczową zmienną decydującą o tym, czy meteor zostawi trwały szereg, jest jego wysokość w atmosferze, a nie jego prędkość czy jasność, donoszą astronomowie w lipcowym Journal of Geophysical Research: Space Physics.

Amatorzy astronomii często rejestrują takie ślady "jako ładny film" - mówi astrofizyk Gunter Stober z Uniwersytetu w Bernie w Szwajcarii, który nie brał udziału w nowych badaniach. "To naprawdę pierwszy bardziej kompleksowy, ogólny przegląd statystyk".

Trwałe szeregi tworzą się, gdy metale, które zostały spalone z nadlatującej skały kosmicznej, reagują z tlenem, zwłaszcza ozonem, w atmosferze. Reakcja chemiczna emituje ciepło i światło, podtrzymując szereg przez dziesiątki minut lub nawet do godziny. Mogą się wić i skręcać jak lśniące węże, gdy wiatr je dalej niesie.

Badania z lat 40. i 50. sugerowały, że szeregi są rzadkie, występujące co 1 z 750 meteorów, i głównie związane z najjaśniejszymi meteorytami. Nowsze badania skupiły się na burzy meteorytów Leonidów na początku lat 2000., która była najbardziej spektakularnym deszczem w dekadach (SN: 12/19/01). Te badania wykazały, że szeregi zostawiają tylko najszybsze meteory, poruszające się z prędkością około 70 kilometrów na sekundę.

Ale te badania były albo zbyt ogólne, obejmując jednorazowe widoki meteorów od obserwatorów z całego świata, albo zbyt wąskie, koncentrując się na jednym spektakularnym roju meteorów.

Aby stworzyć bardziej jednolity katalog, astrofizyk Logan Cordonnier i jego koledzy postawili kamerę, aby patrzyła w tej samej części nieba nad Nowym Meksykiem przez niemal dwa lata. Od października 2021 do lipca 2023 roku przyrząd rejestrował każdy smug światła, który przekraczał swoje pole widzenia. W tym czasie zespół zarejestrował prawie 7500 meteorów, z których około 850 pozostawiło trwałe szeregi. Okazało się, że szeregi były częstsze niż się spodziewano - około 1 co 8 meteor pozostawił szereg, a 1 co 19 trwał dłużej niż pięć minut - ale szeregi zostawiane były przez meteory o różnych prędkościach i jasnościach.

"Niektóre wcześniej wypracowane pomysły mówiły, że te trwałe szeregi były formowane tylko przez szybkie, jasne meteory" - mówi Cordonnier z Uniwersytetu w Nowym Meksyku w Albuquerque. "Odkryliśmy, że nie trzeba, by był szybki. Większość trwałych szeregów była formowana przez wolniejsze meteory".

Rzeczywistym czynnikiem decydującym był dostęp do ozonu, mówi Cordonnier. Meteory, które penetrowały na wysokości 90 kilometrów, znacznie częściej pozostawiały szeregi niż te, które były wyżej. To powyżej warstwy ozonowej Ziemi, ale na tej wysokości występuje niewielka koncentracja ozonu, mówi Cordonnier. Teoretycznie meteory przechodzące przez warstwę ozonową mogą również pozostawić ślady, ale Cordonnier zauważa, że niewiele meteorów dociera tak daleko bez rozpadania się.

Przyszłe obserwacje trwałych szeregów mogą pomóc zgłębić chemię tej nieuchwytnej warstwy atmosfery. Ta strefa "jest miejscem na plecach, gdzie nie możesz się drapać" - mówi Cordonnier. "To zbyt wysoko w atmosferze dla balonów meteorologicznych, zbyt nisko dla satelitów do bezpośrednich pomiarów. To trudna strefa do zgłębienia." Trwałe szeregi, jednak "zdążają się za darmo, cały czas. Musimy tylko patrzeć i je zauważać".

Stober chciałby zobaczyć, jak dane z nowego katalogu zostaną zastosowane do innego pytania: Dlaczego niektóre szeregi utrzymują swoje kształty tak długo, podczas gdy inne szybko się rozchodzą? Wyjaśnianie chemii, która powoduje powstawanie szeregów, w pierwszej kolejności jest interesujące, "ale potrzebujesz siły, żeby utrzymać szereg jako szereg" - mówi.

Fizycy atmosferyczni sugerowali, że malutkie, naładowane ziarna pyłu wyzbite z meteorytu mogą tworzyć pole elektryczne, które utrzymuje szereg razem. Więcej badań w tym katalogu i innych mogłoby pomóc dowieść, czy to założenie jest prawdziwe czy fałszywe.