圖解太陽(yáng)系小天體（10）

文/ 葉楠

不速之客

一般認(rèn)為短周期彗星的發(fā)源地為柯伊伯帶及其附近區(qū)域，長(zhǎng)周期或非周期彗星則發(fā)源于太陽(yáng)系最遙遠(yuǎn)的區(qū)域——奧爾特云。奧爾特云距離太陽(yáng)最近約2000至5000天文單位，最遠(yuǎn)超過10萬天文單位，或者說接近2光年，這一距離約是太陽(yáng)至比鄰星距離的一半。通過對(duì)彗星的研究表明，奧爾特云天體主要由水冰、甲烷、乙烷、一氧化碳等物質(zhì)構(gòu)成。據(jù)推測(cè)，奧爾特云是由46億年前太陽(yáng)系形成早期原行星盤殘余物質(zhì)構(gòu)成。由于奧爾特云距離太陽(yáng)較遠(yuǎn)，受太陽(yáng)引力約束較小，很容易受到鄰近恒星和整個(gè)銀河系引力的擾動(dòng)。這些擾動(dòng)不時(shí)將奧爾特云中的某些天體拖離原軌道，進(jìn)入內(nèi)太陽(yáng)系，成為一顆彗星。在大行星或太陽(yáng)的引力作用下，每次回歸它們的軌道都會(huì)發(fā)生改變。與短周期彗星不同，這類彗星一般只有在進(jìn)入內(nèi)太陽(yáng)系之后才能被我們發(fā)現(xiàn)。不過這也為我們帶來了許多驚喜，歷史上著名的大彗星大都來源于此。與此同時(shí)，隨著觀測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，進(jìn)入21世紀(jì)以來，人類已經(jīng)有能力發(fā)現(xiàn)那些來自于太陽(yáng)系以外的天體。下面我們來欣賞一下最近數(shù)十年來出現(xiàn)過的或驚艷或神秘的“不速之客”。

池谷-關(guān)彗星

1965年9月18日，日本天文學(xué)家池谷薰和關(guān)勉相繼在15分鐘內(nèi)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了這顆亮度只有8等的彗星。同年10月21日的白天，池谷-關(guān)彗星通過近日點(diǎn)，在距離太陽(yáng)很近的位置上熠熠生輝肉眼可見，據(jù)估計(jì)彗星亮度達(dá)到了-10等，相當(dāng)于上弦月的亮度，甚至被稱為千年來最亮的彗星。在距離太陽(yáng)表面約45萬千米處通過近日點(diǎn)后，池谷-關(guān)彗星碎裂成了3塊。此次回歸后，池谷-關(guān)彗星的遠(yuǎn)日點(diǎn)達(dá)到207天文單位，軌道周期約1056年。圖為1965年10月下旬，出現(xiàn)在凌晨天空的池谷-關(guān)彗星。

威斯特彗星

威斯特彗星是一顆非周期彗星，歐洲南方天文臺(tái)天文學(xué)家威斯特于1975年11月通過照相技術(shù)首先發(fā)現(xiàn)了它。1976年2月25日，威斯特彗星通過近日點(diǎn)，最近時(shí)與太陽(yáng)角距離只有6.4度，彗星的目視星等最亮達(dá)到了-3等。它還被稱為20世紀(jì)最漂亮的彗星，這主要得益于它呈扇形的巨大彗尾，整個(gè)彗尾長(zhǎng)度能夠覆蓋35度的天空。后期研究發(fā)現(xiàn)，威斯特彗星同池谷-關(guān)彗星一樣，在近日點(diǎn)附近也發(fā)生了破碎。威斯特彗星的軌道非常接近拋物線形狀，遠(yuǎn)日點(diǎn)約1.1光年，軌道周期達(dá)到百萬年以上。

百武彗星

百武彗星的全稱應(yīng)該是百武二號(hào)彗星，因?yàn)檫@是發(fā)現(xiàn)者百武裕司發(fā)現(xiàn)的第二顆彗星。不過由于這顆彗星名氣更大，通常直接用百武彗星的名字來指代它。這顆彗星于1996年3月過近地點(diǎn)，最近時(shí)約3.5倍日地距離。從當(dāng)年2月初至3月底，百武彗星的亮度從10等猛增至0等，足足增加了1萬倍。3月25日，百武彗星的彗核發(fā)生了分裂。隨后倫琴X射線天文衛(wèi)星還首次發(fā)現(xiàn)了來自彗星的X射線輻射。天文學(xué)家還通過對(duì)百武彗星上氫和氘的比例計(jì)算，推斷出地球形成時(shí)期水源來自于彗星的可能性。百武彗星遠(yuǎn)日點(diǎn)約3400天文單位，軌道周期約17000年。圖為百武彗星過近地點(diǎn)時(shí)，細(xì)長(zhǎng)的彗尾橫跨半個(gè)天空。

海爾-波普彗星

1995年7月，美國(guó)天文愛好者艾倫·海爾和托馬斯·波普分別獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了這顆彗星。當(dāng)時(shí)彗星位于木星軌道以外，是天文愛好者發(fā)現(xiàn)的距離太陽(yáng)最遠(yuǎn)的彗星。據(jù)估計(jì)海爾-波普彗星的彗核直徑達(dá)40千米，是彗星中的巨無霸。如果將哈雷彗星和它放在同一個(gè)距離上，海爾-波普彗星將比哈雷彗星亮1000倍。海爾-波普彗星最亮?xí)r達(dá)到-1.4等，最壯觀的是它非常清晰明亮的兩條彗尾——白色的塵埃彗尾和藍(lán)色的離子彗尾。海爾-波普彗星遠(yuǎn)日點(diǎn)約363天文單位，軌道周期約2500年。

麥克諾特彗星

麥克諾特彗星是半個(gè)多世紀(jì)以來第二亮的彗星，僅次于池谷-關(guān)彗星。麥克諾特彗星在2006年8月發(fā)現(xiàn)時(shí)亮度只有17等，至12月初亮度增加至9等，2007年1月5日過近日點(diǎn)時(shí)亮度達(dá)到-6等。通過近日點(diǎn)后，它的塵埃彗尾呈現(xiàn)出非常特別的扇形，與之前的威斯特彗星類似。巨大的彗尾橫亙天際，不僅如此，尤利西斯號(hào)太陽(yáng)探測(cè)器正好穿越了彗尾，而且耗時(shí)18天。與之對(duì)比，“尤利西斯號(hào)”穿越百武彗星彗尾只用了2.5天。此次回歸后，麥克諾特彗星的軌道半長(zhǎng)徑從之前的33000天文單位縮短到現(xiàn)在的2000天文單位，軌道周期約93000年。

ISON彗星

2012年9月，來自俄羅斯和白俄羅斯的兩名天文學(xué)家利用國(guó)際科學(xué)光學(xué)監(jiān)測(cè)網(wǎng)（ISON）發(fā)現(xiàn)了這顆彗星。根據(jù)當(dāng)時(shí)彗星軌道計(jì)算，ISON彗星將于2013年11月28日距離太陽(yáng)表面大約110萬千米處掠過。在這個(gè)距離上，天文學(xué)家估計(jì)它的最大亮度將可能達(dá)到-14等，這意味著它不僅會(huì)超過池谷-關(guān)彗星的亮度，也會(huì)超過滿月的亮度，成為百年來最明亮的彗星。從發(fā)現(xiàn)之后到過近日點(diǎn)這一年時(shí)間里，全球無數(shù)天文學(xué)家和天文愛好者一直持續(xù)不斷關(guān)注著這顆彗星，都在期待見證歷史的那一刻。但是ISON彗星并沒有能夠承受住太陽(yáng)的高溫，在通過近日點(diǎn)時(shí)解體了。圖為進(jìn)入近日點(diǎn)之前的ISON彗星。

洛夫喬伊彗星

這顆彗星是澳大利亞天文愛好者特里·洛夫喬伊獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的第三顆彗星，發(fā)現(xiàn)于2011年11月。2011年12月16日，彗星在距離太陽(yáng)表面僅僅14萬千米處掠過，但令人驚詫的是，這顆彗核直徑只有500米的彗星竟然安然通過了近日點(diǎn)，當(dāng)然通過后它的直徑縮小到大約只有不到100米。在此過程中，洛夫喬伊彗星最大亮度達(dá)到了-4等，和金星差不多。圖為荷蘭航天員安德烈·庫(kù)伊佩爾斯在國(guó)際空間站上拍攝到的洛夫喬伊彗星。

新智彗星

2020年3月，新智彗星由廣域紅外巡天探測(cè)衛(wèi)星（WISE）在執(zhí)行近地天體觀測(cè)（NEOWISE）任務(wù)期間發(fā)現(xiàn)，故以NEOWISE（新智）命名。2020上半年一度出現(xiàn)過兩顆被給予厚望能夠爆發(fā)出巨大亮度的彗星C/2019 Y4和C/2020 F8，但是由于在接近太陽(yáng)時(shí)兩顆彗星的彗核都出現(xiàn)了分裂，亮度驟降。新智彗星此時(shí)異軍突起，安全通過近日點(diǎn)后，成為21世紀(jì)以來在北半球能夠觀測(cè)到的最亮的彗星。2020年7月上旬，彗星亮度達(dá)到0等。圖為筆者當(dāng)時(shí)拍攝到的新智慧星，這也是筆者第一次看到裸眼可見彗尾的彗星。新智彗星的離心率接近1，發(fā)源自遙遠(yuǎn)的奧爾特云。此次回歸后軌道遠(yuǎn)日點(diǎn)為715天文單位，軌道周期約6770年。

鮑里索夫

圖中的天體看上去很像是一顆彗星，不過一般的彗星都是綠色的，而照片中的天體卻是藍(lán)色的，特殊的顏色預(yù)示著這不是一顆普通的天體。這是人類發(fā)現(xiàn)的第二顆星際天體，也是人類發(fā)現(xiàn)的第一顆星際彗星，它的正式編號(hào)為2I/鮑里索夫。烏克蘭天文愛好者鮑里索夫于2019年8月發(fā)現(xiàn)了它，并迅速成為了整個(gè)天文圈關(guān)注的對(duì)象。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，在彗核周圍布滿了大量塵埃，但由于距離遙遠(yuǎn)，我們無法看清彗核的表面細(xì)節(jié)。鮑里索夫以每秒49千米的速度掠過近日點(diǎn)，之后向著太陽(yáng)系以外繼續(xù)飛去。

奧陌陌

2017年10月，泛星計(jì)劃發(fā)現(xiàn)了這顆速度極快的小天體，并用夏威夷當(dāng)?shù)氐耐琳Z(yǔ)命名，意為“第一位來自遠(yuǎn)方的使者”。當(dāng)它飛過近日點(diǎn)時(shí)速度達(dá)到了驚人的每秒87.3千米，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了太陽(yáng)系內(nèi)小天體的掠日速度。它長(zhǎng)約400米，寬約40米，這一長(zhǎng)寬比也比任何已知的太陽(yáng)系內(nèi)天體都要大許多。圖為奧陌陌的藝術(shù)想象圖，其表面呈現(xiàn)出淡淡的紅色，周圍沒有發(fā)現(xiàn)任何塵埃，它的密度很大，很可能由巖石或某種金屬構(gòu)成。種種跡象表明，奧陌陌都是一顆來自于太陽(yáng)系以外的小天體。它的正式編號(hào)為1I/2017 U1，I代表星際天體，1代表是人類發(fā)現(xiàn)的第一顆。離開太陽(yáng)附近以后，奧陌陌繼續(xù)高速向著飛馬座方向飛去，不會(huì)再回來。

這些來自外太陽(yáng)系甚至來自太陽(yáng)系以外的天體為我們帶來了最精彩的星空盛宴。人類歷史上曾經(jīng)出現(xiàn)過的大彗星大都屬于此類，包括池谷-關(guān)彗星、ISON彗星、洛夫喬伊彗星等這類掠日彗星往往能夠成為彗星中最驚艷的存在，但一不留神也會(huì)徹底葬身在太陽(yáng)的表面。而奧陌陌和鮑里索夫這類星際天體的發(fā)現(xiàn)為我們探索太陽(yáng)系以外的世界提供了最為直接的素材，未來人類必將會(huì)去對(duì)星際天體進(jìn)行近距離探測(cè)甚至采樣研究，那時(shí)我們將知道其他恒星系統(tǒng)的天體物質(zhì)構(gòu)成究竟是什么樣子。

太陽(yáng)系小天體有著豐富的類型和更廣泛的分布，它們能為我們帶來的信息甚至遠(yuǎn)超對(duì)大行星進(jìn)行的研究。有些小天體還保有太陽(yáng)系誕生早期的信息，有些能為我們帶來遙遠(yuǎn)的奧爾特云的信息，甚至是其他恒星系統(tǒng)的信息。