当彗星接近太阳时,它们会释放气体和尘埃,天文学家称之为彗星活动。对于经过地球轨道附近或内部的彗星,这种活动在连续的轨道上减慢。皇冠体育的天文学家内森·凯布发现,当彗星反复穿过土星以外更遥远的区域时,也会出现同样的彗星褪色现象。
Kaib是俄勒冈州立大学道奇家族艺术与科学学院荷马·l·道奇物理与天文系的副教授,也是《彗星在土星之前开始衰落》这篇文章的主要作者,该文章发表在《科学进展》杂志上。
“长周期彗星,那些至少需要数百年才能绕太阳一周的彗星,它们一生中的大部分时间都比地球离太阳远几千倍,”凯布说。“然而,有时它们会形成高度椭圆的轨道,进而定期入侵太阳及其附近的行星。当这些彗星接近太阳时,太阳的高温将它们冰冷的表面变成了气体。
正是这种彗星的活动使彗星在天空中引人注目,也使天文学家相对容易找到它们。随着太阳的极端加热逐渐耗尽它们表面的冰供应,经过地球附近的彗星的活动随着时间的推移而减少或消失。”
在这项皇冠体育研究中,Kaib发现这种褪色现象也发生在经过土星轨道附近或以外的外太阳系的彗星上。让他的发现令人惊讶的是,与地球附近的彗星相比,这样的彗星受到太阳的加热要弱得多。事实上,与距离较近的彗星不同,太阳的热量非常微弱,以至于这些彗星上的水基冰无法蒸发。
通过对彗星在太阳系外巨行星附近运行的计算机模拟,凯布发现,巨行星的引力会迅速缩小遥远彗星的轨道,使它们在穿越太阳系外的间隙远离太阳的距离更小。
他说:“因此,我们应该预计,与那些在较大轨道上运行的彗星相比,外太阳系在这些缩小轨道上运行的彗星要多得多。”相反,天文学家看到了相反的情况;轨道缩小的遥远彗星在天文学家的观测中几乎完全不存在,而轨道较大的彗星在我们对外太阳系的观测中占主导地位。在轨道收缩期间发生的彗星快速褪色解释了这一悖论,因为它将有效地使天文学家的搜索看不到较老的彗星。”
考虑到遥远的彗星由于距离遥远而难以皇冠体育研究,天文学家对彗星的了解主要基于对地球附近轨道上的彗星的皇冠体育研究。凯布的发现表明,通过外太阳系可能会在许多近地彗星被发现之前改变它们的物理特性。
Kaib说:“将计算机模拟彗星产生的结果与目前已知的遥远彗星目录相结合,发现了遥远彗星之间的褪色。”“这些遥远的彗星非常微弱,很难被探测到,在过去的20年里,彗星观测活动付出了巨大的努力来建立这个目录。没有它,目前的工作是不可能的。”
凯布预计,在智利的维拉·c·鲁宾天文台(Vera C. Rubin Observatory)进行的为期10年的南部天空观测任务——“时空遗产调查”(Legacy Survey of Space and Time)将迅速增加彗星的发现。
他说:“在我的工作中,彗星褪色的特征将对正确理解和解释即将到来的新发现的彗星洪水至关重要。”
这项工作的计算机模拟是在OU的教育与皇冠体育研究超级计算中心进行的。
用2.5米北欧光学望远镜拍摄的彗星C/2014 B1(施瓦茨)的图像。这颗长周期彗星的轨道位于土星的外部,但它在最近一次通过太阳系巨行星区域时表现出了彗星的活动。对这颗彗星以及其他靠近或超越土星的彗星轨道的分析表明,在几次连续通过外巨行星区域后,它们迅速褪色,无法探测到。“彗星褪色”的现象以前只在经过太阳系内部靠近地球的彗星中发生过。