彗星之死:我们从ISON彗星的消逝中学到了什么

为什么这颗天体未能幸免于靠近太阳的炙烤

今年感恩节(11月28日),当科学家们眼睁睁地看着著名的C/2012 S1彗星,又名ISON彗星,在炽热地掠过太阳时消亡,他们的心情并不感恩。然而,目睹ISON彗星走向命运,让研究人员了解了彗星的结构和组成,并让他们更清楚地了解了为什么它会在靠近太阳时解体。

ISON彗星 是一个罕见的闯入者,它来自遥远的奥尔特云,这是一个围绕太阳和行星约一光年远的彗星球体,进入了内太阳系。它的轨道使其离太阳表面仅三个太阳半径,使其成为一类被称为“掠日彗星”的大胆彗星。“我们以前从未见过奥尔特云[抛弃的]掠日彗星,”华盛顿特区海军研究实验室的卡尔·巴塔姆斯在旧金山美国地球物理联合会会议周二的新闻发布会上说。“这是一个史无前例的天体。”

ISON彗星于去年九月才被发现,它飞向太阳的旅程促成了一场比以往任何彗星观测都更盛大的观测活动。世界各地的望远镜,以及13个太空天文台和数百名业余天文学家,在过去的几个月里都将目光投向了ISON彗星。


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ISON彗星是否能在与太阳的相遇中幸存下来,成为肉眼可见的奇观,这是一个悬而未决的问题。最终,彗星在太阳附近的强烈高温和潮汐力下解体,令那些曾希望一睹某些人预测的“世纪彗星”风采的观星者感到失望。通过观察ISON彗星的死亡过程,研究人员表示他们更了解它崩溃的原因。

ISON彗星结局中最令人痛苦的转折之一是,它在越过太阳后短暂地出现变亮,这让人错误地以为它在最接近太阳的近日点通过后幸存了下来。通过仔细分析卫星视频,科学家们现在对这种情况发生的原因有了一个理论。“一种可能的解释是,碎片化发生在彗核到达近日点之前,”伦敦大学学院的杰兰特·琼斯说。如果它提前解体,它的碎片会因为太阳附近的潮汐力而扩散开来:较近的碎片会被重力更强烈地拉动,将它们拉得更远,而星团背面的碎片则会因为重力拉力减小而滞后。从太阳的另一侧出来时,同样的过程会反向发生。当云团短暂地再次合并时,星团可能会显得重新变亮,然后再次变暗。

ISON彗星被认为有生存机会的一个原因是,之前一颗名为C/2011 W3 (洛夫乔伊)的掠日彗星在2011年甚至更靠近太阳的情况下也幸存了下来。通过比较对这两颗彗星的观测,科学家们推测洛夫乔伊彗星具有ISON彗星所缺乏的东西。“洛夫乔伊彗星不是奥尔特云彗星,”巴塔姆斯说。“它至少已经多次经过太阳。它可能已经形成了厚厚的表皮。这可能是一个因素。”科学家们说,ISON彗星的外层是原始的,可能是不稳定的,而洛夫乔伊彗星已经被太阳灼烧过,可能有一个更坚硬的外壳来抵御太阳的热量和引力。

另一个因素可能是ISON彗星的大小。确定其彗核的宽度很困难,但最好的估计来自美国宇航局的火星勘测轨道飞行器 (MRO) 在 ISON 彗星十月份最接近火星时进行的观测。根据这些观测,研究人员认为 ISON 彗星的彗核直径可能小于 600 米,使其相对紧凑,“因此它的解体和蒸发并不令人惊讶,”图森市亚利桑那大学的阿尔弗雷德·麦克尤恩说,他是 MRO 上 HiRISE(高分辨率成像科学实验)相机的首席研究员。

在飞掠火星一个多月后,ISON彗星接近了水星,在那里,美国宇航局的信使号探测器驻扎在环绕行星的轨道上,拍摄了数千张光谱测量图,这些图将彗星的光分解成其组成波长,以分析天体的成分。扫描结果显示了 ISON 彗星核中存在的碳、氧、硫、钠和其他元素的特征。“这实际上是一个非常丰富的数据集,我们才刚刚开始研究它,”马里兰州约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的信使号项目科学家拉尔夫·麦克纳特说。“最令人感兴趣的事情之一是,在这些光谱中实际看到了多少碳线。还有一些光谱结构尚未被识别出来。”

尽管ISON彗星已经死亡,但它仍然可以带来教训。哈勃、斯皮策和钱德拉太空望远镜团队都在考虑进行观测,以寻找这颗被摧毁的彗星留下的尘埃。“这有点像一项恢复任务,但我不知道我们是否会取得任何成功,”巴塔姆斯说。

ISON彗星观测活动是观测另一颗值得关注的彗星接近的完美训练。2014年,一颗名为C/2013 A1 (赛丁泉) 的奥尔特云彗星将抵达内太阳系;它将极其靠近火星飞行,MRO将再次瞄准它。MRO的HiRISE相机应该能够解析出比ISON彗星更高分辨率的赛丁泉彗星图像,ISON彗星的图像由于距离而模糊。“这将是我们第一张长期彗星的解析图像,”麦克尤恩说。“这将有助于回答关于长期彗星与短期彗星有何不同Important questions。所以请继续关注明年。”

Clara Moskowitz is a senior editor at 大众科学, where she covers astronomy, space, physics and mathematics. She has been at 大众科学 for a decade; previously she worked at Space.com. Moskowitz has reported live from rocket launches, space shuttle liftoffs and landings, suborbital spaceflight training, mountaintop observatories, and more. She has a bachelor's degree in astronomy and physics from Wesleyan University and a graduate degree in science communication from the University of California, Santa Cruz.

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