ISON彗星会成为“世纪大彗星”吗？

科普小知识2021-12-30 11:32:16

...

[11月10日，奥地利天文学家迈克尔·杰格拍摄了ISON彗星。离近日点只有半个多月了。这颗去年被吹捧为满月般明亮的彗星将会表现如何？资料来源:spaceweather.com]

著名的彗星猎人大卫·H·李维曾经把彗星比作猫:“它们都有尾巴，只知道自己在做什么。”换句话说，不可能预测什么彗星会像猫一样活动。

然而，现在已经是11月中旬了，编号为C/2012的ISON彗星S1离它的近日点不到半个月。这颗曾经被认为是“世纪大彗星”的彗星到底会做什么？(参见果壳天文学家小组的旧帖子:[爆炸性新闻)新发现的伊森彗星可能在明年年底达到-14等。)

根据过去对许多彗星的观测经验，天文学家有一些相当可靠的推测。根据这些推测可能实现的顺序，我们可以将它们分为三种情况。必须提前强调的是，无论哪一幕最终会成真，我们都会从这颗彗星中学到很多新知识，足以让天文学家兴奋很长时间。

场景1:第一个场景是ISON彗星在到达近日点前解体。理论上，这可能随时发生。极少数彗星会无缘无故地解体，不到总数的1%。

2000年的彗星C/1999 S4林尼尔和2011年的彗星C/2010 X1 Elenin是最近的两个例子。几个月前，一些科学家推测ISON彗星可能会解体，但这些推测迄今尚未实现。

然而，ISON彗星在接下来的半个月内自行解体的可能性比以前要高得多。一方面，ISON彗星的活动最近没有增加。另一方面，它也到达了离太阳不到0.8天文单位的“危险”区域——前面提到的两颗彗星都在这个区域自行解体。

如果ISON彗星在接下来的两周内解体，我们可能会看到彗星的核逐渐变松并最终消失。ISON彗星可能会在短时间内迅速变亮，然后变暗，或者直接变暗，这取决于它分解的确切方式。由于大量的望远镜一直在从地球和太阳系的其他地方不断观察这颗彗星，一旦它自身解体，ISON彗星将成为历史上观察最彻底的彗星解体案例，这可能会给彗星如何消亡的主题带来许多全新的知识。

当然，对于那些渴望用肉眼看到彗星的人来说，这种情况太令人失望了。然而，从对彗星解体的科学观察中得到的回报很可能是极其丰富的，因为我们可以学到很多关于彗星是如何结合的知识。这一知识特别有趣，因为彗星的形成和结构仍然是太阳系行星是如何构造的主要难题之一。

[·哈勃太空望远镜拍摄的解体彗星D/1999 S4·林尼尔。来源:美国航天局]

场景2:飞蛾扑火假设ISON彗星能够完好无损地存活半个月，它将面临更严峻的挑战——迎接太阳的暴怒。毫无疑问，ISON将在近日点附近面临极高的温度。当它离太阳最近时，等效温度接近2700℃，这足以蒸发ISON表面和以前喷发的大部分尘埃和岩石。

在经历了这样的炼狱之后，任何东西似乎都不可能存活。然而，鉴于ISON的巨大体积，这颗彗星不应该失去太多的质量。这就像一大堆雪在雪后堆积在路边。即使雪后天气变暖到冰点以上，它通常会持续几个星期才完全融化。

不仅如此，这颗彗星在极高的温度下不会停留太久，因为它在近日点移动非常快，达到每秒400公里。假设ISON彗星的直径超过200米(目前估计在500到2000米之间)，它很可能存活下来，只有部分水冰直接升华成气体。

然而，当可怜的ISON彗星经过近日点时，它将遭遇双重打击:即使它能挺过灼热，它离太阳太近了，太阳的引力可能会直接把它撕裂！幸运的是，计算机模拟发现ISON彗星更有可能存活，但它被太阳的“潮汐力”直接解体的可能性仍然很小。

如果ISON彗星在近日点周围数小时至数天内解体，最可能的原因是太阳附近极端环境中的高温和强大重力。然而，自我解体(见场景1)也可能是罪魁祸首，这一点很难证明。无论如何，如果ISON在近日点之前解体，它很可能成为SOHO和STEREO等空间太阳探测器观测到的最壮观的彗星，但在近日点之后就没有什么可看的了，因为在解体过程中产生的所有尘埃都将蒸发。

另一方面，如果ISON彗星在近日点后几天分解，温度将会降低，释放出来的尘埃可能会形成一条壮观的尾巴，在地球上可以看到。彗星c/2011 w3lovejoy就是一个很好的例子。2011年12月，这颗掠日彗星从离太阳表面不到16万公里的地方经过。洛夫乔伊彗星直到近日点前19天才被发现，但在近日点后，它仍然成为一颗在南半球可见的壮观的肉眼可见的彗星，并持续了几天才完全消散。

网民贾浩在澳大利亚拍摄的[彗星洛夫乔伊。经过近日点后，掠日彗星变成了肉眼可见的大彗星。资料来源:贾浩]

不管ISON在近日点之前还是之后会解体，天文学家们一直在追踪这颗彗星，从土星轨道到一个只有太阳表面直径几倍的地方。这样的观察是前所未有的，因此科学回报将极其丰富。然而，如果解体发生在近日点之后，ISON彗星有很多机会成为肉眼可见的壮观天体。这种结局是每个人都喜欢看到的。

场景3:从火中重生最后一个场景是最简单的:ISON彗星从太阳的火焰和引力魔掌中逃脱，并继续活跃于足够多的宇宙核物质中。尽管没有人能准确预测当时ISON彗星的亮度，但如果它能完全穿过近日点，它可能会在太阳附近失去足够的尘埃，并拉出一条非常漂亮的尾巴。

在最现实和理想的情况下，ISON彗星的尾部可能达到几十度，在黎明前照亮夜空，就像2007年的C/2006 P1麦克诺特彗星一样。在最理想的情况下，我们可能会惊讶地看到一条彗星尾巴延伸穿过半个夜空，肉眼可以看到几个月，就像1680年横扫太阳的大彗星。

如果这颗彗星没有完全解体，而是解体成碎片，这将是对所有人来说最完美的情况——这样，这颗彗星不仅可以抛出额外的物质让这颗彗星变得更亮，还能为天文学家提供足够的彗星碎片，让他们研究几个月。

无论ISON彗星是成为一颗百年彗星还是肉眼可见，它都会让每个人兴奋不已。天文学家已经准备了历史上最大的望远镜“阵列”，并且有机会研究这颗独特的彗星，这颗彗星从已经冻结了45亿年的太阳系边缘直接落到了太阳大熔炉的边缘。北半球大多数业余天文学家已经等待肉眼可见的彗星太久了。我希望ISON彗星能弥补他们错过彗星C/2011 W3Lovejoy和C/2006 P1麦克诺特的遗憾。

[彗星C/2006 P1麦克诺特在巴拉那天文台上空。资料来源:isoncampaign.org]

总之，无论ISON彗星在接下来的几周内表现如何，天文学家都将是最大的赢家，并且肯定会得到非常有趣的科学结果。当然，ISON彗星可能无法到达它的近日点和它的可见亮度，这让许多准备了很长时间的粉丝们失望——这种可能性仍然不可忽视。尽管ISON彗星可能不会成为“世纪大彗星”，但它已经在天文学史上占据了一席之地。

那么，ISON彗星会如何表现呢？让我们拭目以待吧！