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ISON彗星的命运

转载自:星友空间站
编译自:NASA Comet ISON Observing Campaign,What might happen to Comet ISON from here on out?

  著名彗星猎手戴维·H·列维(David H. Levy)曾把彗星比喻成猫,“他们都长着尾巴,所作所为只有他们自己清楚”。换句话说,预言彗星会有怎样的表现,就好像预言猫的行为一样——都是不可能做到的。

  不过,11月即将过半,编号C/2012 S1的ISON彗星距离它的近日点只剩下了半个月多一点的时间。这颗曾被认为有可能成为“世纪大彗星”的彗星究竟会有怎样的表现?

  依据过去对许多颗彗星的观测经验,天文学家已经有了一些还算靠谱的推测。按照这些推测可能成真的先后次序,我们可以将它们划分成三大场景。必须要事先强调的一点是,不论最终成真的是哪一个场景,我们从这颗彗星身上都将学到许多新的知识,足以让天文学家兴奋良久。

场景一:出师未捷

  第一个场景是,ISON彗星在抵达近日点之前就自行瓦解。从理论上讲,这件事随时都可能发生。极少数彗星会毫无由来地自行瓦解,所占比例不到总数的1%。2000年的C/1999 S4林尼尔彗星和2011年的C/2010 X1叶列宁彗星就是最近的两个例子。好几个月前,就有科学家推测ISON彗星可能会瓦解,不过这些推测至今都还未能如愿。

  然而,ISON彗星在未来的半个月内自行瓦解的可能性,比以往都要高得多。一方面,ISON彗星最近的活跃度一直不见增长;另一方面,它也已经抵达了距离太阳不到0.8天文单位的“危险”区域——前面提到的那那两颗彗星都是在这一区域自行瓦解的。

  如果ISON彗星在未来两周内瓦解,我们可能会看到这颗彗星的彗核逐渐松散,最后消散于无形。ISON彗星可能会在短时间内急剧增亮然后迅速变暗,也有可能直接就变暗下去,具体取决于它瓦解的确切方式。由于目前已有大量望远镜从地球和太阳系内其他地方不断观测这颗彗星,所以一旦自行瓦解,ISON彗星就将成为有史以来观测最为透彻的彗星瓦解案例,很可能给彗星如何消亡这一课题带来大量全新的认知。

  当然,对于那些眼巴巴盼着能够肉眼看到大彗星的广大爱好者,这种情况就太令人失望了。不过,对彗星瓦解进行科学观测带来的回报,有可能是异常丰厚的,因为我们从中能够了解到大量关于彗星如何凝聚而成的知识。这些知识尤其有趣,因为彗星的形成及其结构仍是关乎太阳系行星如何构建的重大谜题之一。


哈勃空间望远镜拍摄的正在瓦解的D/1999 S4林尼尔彗星。图片来源:NASA


场景二:飞蛾扑火

  假设ISON彗星能够完整无缺地撑过未来半个月,接下来它将面临更为严峻的挑战——迎接太阳的暴怒。毫无疑问,ISON会在近日点附近面临极高的温度。在距离太阳最近时,等效温度接近2700℃,足以气化ISON表面及其先前喷发出来的大多数尘埃和岩石。

  经过如此炼狱的炙烤,看上去似乎不可能有任何东西能够存活下去。不过,考虑到ISON庞大的体型,这颗彗星损失的质量所占比例应该不会太大。这就好比下雪之后堆在路旁的大雪堆,哪怕雪后天气转暖到冰点以上,往往也能坚持好几个星期才完全融化。

  不只如此,由于彗星过近日点时移动速度极快,每秒可达400千米,因此它不会在极端高温中待上太久。假设ISON彗星的直径超过200米(目前估计介于500到2000米之间),它很可能会存活下来,只有部分水冰直接升华成气体。

  不过,可怜的ISON彗星在过近日点时,会遭遇双重打击:就算能在炙烤中存活下来,它距离太阳也太近了,太阳的引力有可能直接将它扯碎!好在计算机模拟发现,ISON彗星存活下来的可能性更高,不过仍有极少的几率,它会被太阳的“潮汐力”直接瓦解。

  如果ISON彗星在过近日点前后的几个小时到几天内瓦解,最可能的原因就是太阳附近极端环境里的高温和强大引力。不过,自行瓦解(见场景一)也有可能是罪魁祸首,这一点很难证实。无论如何,如果ISON在过近日点前瓦解,它很可能成为SOHO和STEREO等空间太阳探测器观测过的最壮观的彗星,但过近日点之后就剩不下什么东西可看了,因为瓦解过程中产生的全部尘埃都会气化。

  反过来,如果ISON彗星在过近日点几天之后再瓦解,那时温度已经没那么高了,释放出来的尘埃就很可能形成一条壮观的彗尾,在地球上都能看到。C/2011 W3洛夫乔伊彗星就是一个很好的例子。这颗掠日彗星在2011年12月,从距离太阳表面不到16万千米的地方经过。洛夫乔伊彗星直到过近日点前19天才被人们发现,但经过近日点后,它仍然成为了一颗南半球可见的壮观的肉眼大彗星,持续了几天之后才完全消散。


果壳网友贾昊(@贾大耗子)在澳大利亚拍摄的洛夫乔伊彗星。这颗掠日彗星在过近日点之后,成为了肉眼可见的大彗星。图片来源:贾昊


  不管ISON彗星会在近日点之前还是之后瓦解,天文学家对这颗彗星的跟踪观测都已经从土星轨道持续到了距离太阳表面仅有几倍太阳直径的地方。这样的观测是前所未有的,因而科学回报也将是极为丰厚的。不过,如果瓦解发生在近日点之后,ISON彗星就有大把机会成为一颗肉眼可见的壮观天体。这样的结局是大家都乐于看到的。

场景三:浴火重生

  最后一个场景最为直截了当:ISON彗星从太阳的烈焰和引力魔爪中逃脱出来,带着足够多的彗核物质继续活跃下去。尽管现在依然没有人能够准确预测ISON彗星到时候会有多亮,不过如果能够完整地通过近日点,它很可能会在太阳附近损失足够数量的尘埃,拖出一条非常漂亮的彗尾。

  在比较现实的最理想情况下,ISON彗星的这条尾巴可能会长达好几十度,点亮黎明前的夜空,就像2007年的C/2006 P1麦克诺特彗星一样。而在最最理想化的情况下,我们有可能会目瞪口呆地看到一条彗尾纵贯半个夜空,持续数月都肉眼可见,就像1680年的那颗掠日大彗星一样。

  如果彗星没有完全瓦解,而是碎裂成了几块,这种情形对所有人来说都将是最完美的——这样一来,彗星既能抛出额外的物质,使得彗星变得更加明亮,也能给天文学家提供足够大的彗星碎片,让他们持续研究好几个月。

  不管ISON彗星是变成一颗世纪大彗星,还是仅仅只能肉眼可见,它都会让每个人兴奋不已。天文学家已经准备好了有史以来最为庞大的望远镜“阵列”,有机会研究从冰封了45亿年之久的太阳系边缘径直落到太阳大熔炉边缘的这颗独特彗星,而北半球翘首以盼的广大业余天文学家期待一颗肉眼可见的彗星也已经太久了。但愿ISON彗星能够弥补他们错失C/2011 W3洛夫乔伊彗星和C/2006 P1麦克诺特彗星的遗憾。


帕拉纳尔天文台上空的C/2006 P1麦克诺特彗星。图片来源:isoncampaign.org



  总而言之,不管未来几个星期内,ISON彗星会有怎样的表现,天文学家都将成为最大的赢家,必定会取得非常有趣的科学结果。当然,ISON彗星也可能撑不到近日点,达不到肉眼可见亮度,让许多已经摩拳擦掌准备许久的爱好者失望——这种可能性仍然不容忽视。尽管ISON彗星可能不会成为“世纪大彗星”,但无论如何,它已经在天文学史中占据了一席之地。

  所以,ISON彗星到底会如何表现呢?还是让我们拭目以待吧!

 

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