ISON项目为掠日研究带来新契机

这颗彗星形成于45亿年前，于2013年11月28日死亡。

在美国波托马克河岸附近的一间办公室里，卡尔·巴塔姆斯一直在观察掠过太阳表面的彗星。资料来源:达米安桃

十年前，当天体物理学家卡尔·巴丹斯第一次加入华盛顿特区的美国海军研究实验室时，他对彗星不感兴趣。然而，实验室已经运行了两项太阳物理设备，可以探测近距离穿过太阳的天体。到目前为止，他们已经探测到2600颗这样的彗星“掠过太阳”Battams的部分工作是对这些发现进行编目。他是世界上唯一一个从事追踪扫过太阳的彗星的人。今年一月，他说，“幸运的是，我很快就会有一个学生了。但大多数时候，我仍然是唯一一个在工作的人。”

太阳系中的所有彗星都围绕太阳运行，但是离太阳核心的距离大约是太阳半径的3倍，离太阳表面的距离为140万公里。去年秋天，作为追踪最著名的ISON彗星的团队的发言人，马德斯获得了很高的声誉。当ISON航行到太阳系内部时，天文学家和业余天文学家很快燃起了希望。许多人幻想ISON不会在离太阳这么短的旅程中被摧毁，成为夜空中的一个戏剧性的场景，并能继续为科学研究提供信息。然而，去年11月，这颗彗星在科学家预计它会扫过太阳的几个小时前解体了。

所以科学家们开始思考为什么ISON会有这样的命运。早期的研究结果表明，ISON可能太小，不稳定，无法抵挡烈日。ISON是一颗小型气体彗星。这是它第一次进入太阳系内部。这种情况一开始就注定要失败。

然而，它的毁灭可能标志着太阳扫过彗星研究的复兴。人们在远离太阳系的地方观察到了ISON，它不寻常的轨道使得航天器能够从许多有利位置拍摄它。目前的发现表明掠日彗星能够揭示彗星的多样性以及预测彗星行为的难度。尽管天文学家仍在绞尽脑汁寻找ISON事件的原因，但他们仍在努力为今年晚些时候与下一颗彗星的亲密接触做准备。

投入ISON研究的巨大观测“火力”为航天器和地面望远镜之间的协调建立了新的标准。Battams说:“ISON研究所将整合所有设备。这是前所未有的。”

几个世纪以来，天文学家已经确定了在太阳附近消失并出现在另一边的天体。通过查看太阳和日光层观测卫星(SOHO)航天器拍摄的图像，天文学家发现了大多数被太阳扫过的物体。一旦天文学家发现可疑的彗星，他们会通知Battams。

得到与预期相反的结果

大多数太阳扫过的彗星属于克罗伊茨家族，以海因里希·克罗伊茨命名，他是19世纪的天文学家，计算了许多彗星的轨道。

2011年，Lovejoy彗星(属于Kreutz家族)突然离开太阳表面140，000公里，并存活了一段时间。洛夫乔伊彗星在太阳高层大气中被压缩后仍然完好无损。几天后，它被压碎了，很可能是被太阳巨大引力产生的潮汐能量撕成碎片。当彗星短暂穿过太阳大气层时，研究人员用一种前所未有的方法测量了洛夫乔伊在太阳强大磁场中的尾巴波动。

2012年9月，当两名俄罗斯天文学家在巨蟹座的天空中发现一个小点时，焦点转移到了另一颗掠日彗星上。由于他们的望远镜属于国际科学光学监测网络，这颗彗星被命名为ISON。

那时，ISON离太阳大约10亿公里，比大多数彗星被发现时还要远。早期的发现表明，ISON可能是巨大的形状或令人惊讶的活跃，所以当它到达太阳系内部时，人们期待一个历史性的场景。

当哈勃太空望远镜在2013年4月拍摄ISON的照片时，最初的想法受到了质疑。尽管观察小组无法直接测量彗星的核心，但研究人员得出结论，从其冰核喷射出的水量表明，其宽度不会超过6公里，小于彗星的平均大小。

九月下旬，当ISON飞越火星时，另一个测量彗星大小的机会来了。火星侦察轨道飞行器(MRO)上的高分辨率成像科学设备(HiRISE)拍摄了一组模糊的黑白照片。这导致了更准确的估计:ISON的宽度不会超过1.2公里。约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研究彗星的凯里·里斯说:“彗星非常小。”这引起了天文学家的关注。彗星的核心越小，它在近距离穿过太阳时存活的可能性就越小。然而，一些科学家认为ISON可以安全通过。

11月20日，ISON以表明其宽度不超过500米的速度喷射出大量水蒸气。ISON离太阳越近，它看起来就越糟糕。亚利桑那州洛厄尔天文台的天文学家马修·克尼特说:“我们真正感到‘糟糕’的是离太阳最近的那个早晨。”11月28日，奈特、巴斯和里斯聚集在基特峰，共同观察ISON彗星。

这个团队和一些来自世界各地的彗星爱好者在ISON飞越SOHO和立体声观测区时观察了他几个小时。当ISON接近太阳时，它变得越来越模糊，第三个靠近太阳的太阳探测器根本无法观察到它。如果ISON保持完整，一个彗核将出现在太阳的远端。然而，残留尘埃的幽灵云最终会出现并迅速消失。

巴斯说:“这是一个令人心碎的过程。”他在ISON观察博客上写道:“这颗彗星形成于45亿年前，于2013年11月28日死亡。”

尽管巴斯和其他天文学家很失望，但他们很快将注意力转向收集ISON死亡的线索。一个主要的困惑是为什么ISON会解体，而洛夫乔伊在近距离穿过太阳时幸存下来。奈特说答案可能在他们的古代历史中。

经验参考

此前，天文学家从未观察到一颗动态的新彗星如此靠近太阳。ISON原子燃烧的顺序和速率是理解下一颗进入太阳系的彗星的关键数据点。里斯说:“我们已经知道新的彗星会动态发展变化。”这比天文学家在2011年从埃林宁彗星获得的信息还要多。Elenin也是在那个时候第一次进入太阳系，但是因为太暗，它在解体之前没有提供太多的科学信息。

更广泛地说，ISON的经验可以作为未来彗星观测的模板。里斯说，拍摄天空中的彗星涉及14个项目。这些经历带来了今年10月一个重大事件的消息。一颗名为“塞迪恩之春”的彗星预计将会从离火星14万公里的地方穿过，这将是观测史上距离最近的一次，而火星将会被笼罩在彗核周围的冰和尘埃之中。由于赛丁泉和ISON的影响，2014年被定为彗星年。

对Battams来说一切都很好。他一直在密切关注任何可能进入太阳中心区域的天体。巴斯说:“现在我们只需要坐下来等待。”将会有有趣的事情发生。”(米妮)

《中国科学日报》(2014年2月25日，第三版国际版)

阅读更多关于自然的内容