艾森彗星的最后时刻


对来自欧空局/美国宇航局的SOHO飞船的数据的一项最新分析揭示了艾森彗星(2012/S1)在掠过太阳并解体之前一瞬间就停止产生尘埃和气体。

对欧空局/美国宇航局的SOHO飞船上的太阳紫外辐射测量仪(SUMER)的数据的分析揭示了艾森彗星(2012/S1)在掠过太阳并解体之前一瞬间就停止产生尘埃和气体。上图是2013年11月28日18:01GMT拍摄的SUMER影像。白线表示彗尾的二等分线。红点标志彗核在前10分钟内每1分钟的预报位置。影像提供:MPS


艾森彗星于2012年秋季被发现,天文学家希望它最终将照亮夜空,成为“世纪大彗星”。轨道分析显示,来自太阳系外边缘的这颗掠日彗星将于2013年11月28日在距离太阳可见表面之上仅120万公里的地方掠过。

基于其早期亮度,爱森彗星成为一个独特的研究对象,人们认为它应该在圣诞节前几周飞掠太阳之后存活下来,这将是一次震撼的天体现象。然而,不久,事实变得很清晰,这些希望和期待无法实现。

在到达近日点的最后阶段,彗尾变得越来越暗。很显然,艾森的活动停止了,或者说,彗核完全解体了。

在艾森彗星到达近日点之前数小时,SOHO飞船的大视角和光谱日冕仪(LASCO)拍摄的震撼影像显示出这颗彗星的明亮而拉长的彗尾。不幸的是,艾森彗星的轨道让它如此靠近太阳,距离太阳可见表面之上仅约120万公里,因此碰撞的最后阶段被LASCO的掩星盘模糊了,掩星盘能够遮挡来自太阳的光线,产生人造日食。

马克普朗克太阳系研究所(MPS)的研究人员转而求助太阳紫外辐射测量仪(SUMER),为了重新构建艾森彗星在其最后时刻的行为和表现。SOHO上的SUMER谱仪是唯一能够在其最后时刻获取彗星数据的仪器。

“此刻能够获取数据的唯一仪器是SUMER,”来自MPS的库尔德特说,他是发表在《天文学和天体物理学学报》上论文的第一作者。库尔德特自从2002年以来一直是SUMER团队的领导。

“对参与此项工作的每个人而言,这是一个巨大的挑战,”他补充道。“这台仪器当初被设计用于研究等离子流、温度和太阳的灼热外层大气内的密度,而不是探测相对昏暗的彗星。”

欧空局/美国宇航局的SOHO飞船在2013年11月28日拍摄的艾森彗星飞掠太阳。影像提供:SOHO (ESA & NASA)


研究人员把这台仪器设置在相机模式,从而能够在波长为121.6纳米的远紫外波段上记录到彗尾的影像。这光是日盘辐射出来之后,被彗星的尘埃颗粒反射到太空中。

SUMER数据显示,11月28日17:56-18:01GMT之间的尘埃彗尾,即碰撞前的短暂瞬间。这些影像显示一条长度至少为240000公里的略微弯曲的尖彗尾。艾森彗星的活动核的预报位置处没有发现特别明亮区域的信号。

为了了解什么过程产生了这种形状的彗尾,研究人员把这些影像和计算机模拟进行了比较。他们计算出彗尾的长相,对尘埃颗粒的大小、速度和辐射时间做出了某种假设。

从18:02GMT开始,SUMER还获取了光谱信息。这台仪器每十分钟调整一次指向,以跟踪艾森彗星,但这些光谱中的大多数具有极低的信号,这表明缺乏彗星的气体或者等离子体。

“我们的测量和计算表明艾森彗星在抵达近日点之前耗尽了蒸汽,”库尔德特说。

“在我们对这起事件的模拟过程中,我们无法重新构建任何类似我们所拍摄影像的东西,假设艾森在SUMER观测期间仍然在活动,”来自MPS的伯恩哈德特说,他是彗星研究员以及该论文的合作者。

相反,和观测最符合的MPS模型表明,艾森彗星在飞掠太阳数小时前就停止产生尘埃和气体。彗核是否完全解体无法确定,据伯恩哈德特说。然而,一些证据表明情况确实如此。

箭头形状的彗头表明,在艾森彗星飞掠太阳的8.5个小时前曾经有一次短暂而剧烈的爆发,释放出了大量尘埃。计算显示,这颗彗星这时释放了约11500吨尘埃。

“最有可能,彗核的最终解体触发了这次喷发,瞬间释放出彗核内的气体和尘埃,”库尔德特说。“在几个小时内尘埃的产生完全停止了。”

“SOHO目前一直在把最靠近我们的恒星和数以千计的掠日彗星的数据流传送回来,将长达18年之久,”弗莱克说,他是欧空局的SOHO项目科学家。

“对艾森彗星的观测表明,SOHO飞船在增进我们对太阳的了解,以及太阳对行星和围绕它转动的其它天体的影响方面仍然扮演重要的角色。”


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