你知道吗?本年度第⼀颗明亮的彗星将在今晚,与⽕星跳⼀⽀地球⼈看来最接近的“谢幕之舞”后,慢慢与⼈们告别。在2023年2⽉2⽇,C/2022 E3彗星经过近地点,距离地球约0.28天⽂单位。早在2022年,天⽂学家在收集了⾜够观测数据计算轨道后,估算C/2022 E3的轨道周期约为5万年。
这颗“⼀眼万年”的C/2022 E3⾃从⽐较适合观测的1⽉初以来,亮度开始下降,与地球渐⾏渐远。有媒体报导称本彗星是“五万年⼀遇”“上次回归时⼈类还处于⽯器时代”“它最后⼀次穿越太阳系显然是在旧⽯器时代,最后⼀个抬头看到它的⼈可能是智⼈或尼安德特⼈。”“下⼀次回归,不知五万年后的⼈类是否还记得2023年”。这种报导固然充满诗意和浪漫,但今⽇与⽕星的“谢幕之舞”过后,五万年后的⼈们真的能和它再⻅吗?
彗星的轨道总结⽽⾔只有三种形式。根据轨道离⼼率的区别,划分为椭圆轨道(离⼼率<1),抛物线轨道(离⼼率=1),双曲线轨道(离⼼率>1)。
如果彗星轨道为椭圆轨道,则周期短于200年的椭圆轨道彗星称为短周期彗星(例如恩克彗星约3.2年,67P约6.4年,哈雷彗星约76年),周期⻓于200年的椭圆轨道彗星称为⻓周期彗星(例如池⾕-张彗星约366.5年,海尔-波普彗星约1560-2530年,已知最⻓周期彗星C/2013 P2估计有5100万年)。轨道为抛物线与双曲线的彗星,均属于⾮周期彗星,⼜称为⼀次回归彗星。
彗星轨道并⾮⼀成不变,不同彗星轨道类型之间可以相互变化。抛物线轨道、双曲线轨道的彗星经减速可以变为椭圆轨道,令⾮周期彗星变为周期彗星;椭圆轨道的周期彗星经历加速事件,也可变为抛物线轨道或双曲线轨道的⾮周期彗星。之所以不同研究机构计算出来的彗星轨道周期差别⾮常⼤,甚⾄轨道类型也有争议,是因为彗核质量较太阳,以及太阳系的⾏星、矮⾏星偏⼩,故彗星轨道容易被沿途的⼤质量天体所影响,具有较⼤的不确定性。
⼤质量天体影响包括:被引⼒弹⼸改变轨迹,彗核碎裂,甚⾄撞击其它天体⽽终结。例如1994年,苏梅克-列维9号彗星碎裂并撞向⽊星,就是轨道改变的结果;上述海尔-波普彗星的轨道周期计算约1560-2530年不等,百武彗星的轨道周期计算约31万年,但也有⼈认为它是⾮周期彗星。
那么5万年后,这颗彗星还会回来吗?答案是:它可能会失约。最新的轨道数据表明,C/2022 E3这颗彗星⽬前轨道离⼼率为1.00027,可能是由近似于抛物线的轨道经内太阳系⼤质量天体加速,转化为双曲线轨道,所以在本次经过近⽇点、近地点后,C/2022 E3将返回深空。可⻅,如果其轨道没有其它减速变化事件,C/2022 E3就可能再也不会出现在⼈类视野中了。
如果你发现了⼀颗彗星,能给它命名吗?
1910年以前,因为⼤多是亮度较⾼的彗星才能被⼈观察到,所以以出现的年代加上修饰词命名。如果某⼀年回归的彗星亮度特别出众,则有可能称之为⼤彗星。例如“1680年⼤彗星”“1744年⽩昼⼤彗星”“1910年⽩昼⼤彗星”。1705年,哈雷(Halley)注意到在1531年、1607年和1682年所看到的明亮彗星具有相同的时间间隔与相似的轨道⾏迹,因此推测为同⼀个彗星的多次回归,周期约76年。
他推断下次回归应是1758年。1758年12⽉25⽇,彗星回归果然出现了,但遗憾的是此前哈雷去世了,未能⽬睹他准确预测的这⼀天。这颗彗星遂得名哈雷彗星,以表达对哈雷的纪念。由此,以发现者名字命名的彗星冠名规则逐渐普及。
根据国际天⽂学会20世纪以来的规则,在相距24⼩时内先后观测到同⼀颗彗星的独⽴观测者,均可以登记为这颗彗星的发现者。
短周期彗星可以直接以发现者命名,⽽仅出现⼀次的彗星还要标注初⻅年份。例如2002年2⽉1⽇19时15分,我国河南省⼀名⼯⼈张⼤庆在鲸⻥座天区⽬视发现了⼀颗彗星,在此之前的不⾜2⼩时,⽇本的池⾕熏也发现了这颗彗星。池⾕-张彗星是现代中国⼈⽬视发现并得到冠名的第⼀颗亮彗星,其发现也是2002年我国业余天⽂的重⼤突破。
⼀颗彗星以⼈名冠名时,最多只能冠以三个发现者的名字(1994年后改为2⼈),⼀些超过三⼈的天⽂团队发现彗星,可⽤所借助的天⽂仪器命名。同⼀个或同⼀组发现者发现多颗彗星,则在其名字后加上数字,例如苏梅克-列维舒梅克-列维九号彗星(英⽂名:Shoemaker-Levy9)。
我们等待彗星,到底是在等什么?
虽然很多像C/2022 E3这样的彗星未来可能再也不会回归,但是不影响研究⼈员将彗星作为研究太阳系原始成分的窗⼝。⼤多数研究者认为,彗星代表了太阳系中残留下来的最原始的挥发分。通过对彗星的研究可使我们对太阳星云中形成⾏星物质的性质和环境有较好的了解。⾏星甚⾄⼩⾏星都经受了不同程度的热变质和分异作⽤,其原始状态模糊不清。
相反,彗星的情况则不同,其形成于寒冷的太阳系外围的柯伊伯带、奥尔特云,且彗核内部的演化程度很低,并⻓久地处于低温状态下,较完整地冻存了太阳系形成早期的原始挥发分物质组成,因此从彗星物质可能得到太阳系原始星云中的尘埃和初始凝聚物。对⼩⾏星、卫星、⾏星物质组合的⽐较研究,可以为探索⾏星以及太阳系的形成和演化过程,尤其是太阳系雪线以外挥发分、有机物的凝聚、运移过程提供线索。
⾃1978年8⽉国际彗星探测器发射成功开始,⼈类已⾄少发射11次针对彗星的探测器,其中⽐较有代表性的近期探测任务包括:星尘号(Stardust),⾸次通过⽓凝胶近距离(~150km)采集怀尔特⼆号彗星的彗发尘埃样品;深度撞击号(Deep Impact),⾸次通过轰击彗核表⾯探索彗核内外差异,以及彗核撞击坑形貌演化;罗塞塔号(Rosetta),⾸次试图软着陆彗核并原位获取彗星化合物——虽然这次任务的着陆器“菲莱”着陆失败了,但这仍然不失为⼈类探索星⾠⼤海的重要⼀步。
有些彗星,⼀旦错过就不再。如果天⽓晴好,感兴趣的天⽂爱好者,不妨在今晚通过专业设备观看这⽀它与⽕星的“告别之舞”。