ISON項(xiàng)目為掠日彗星研究帶來新契機(jī) _美國

美國波托馬克河河岸附近的一間辦公室里，Karl Battams一直觀測從太陽表面掠過的彗星。
（）據(jù)中國科學(xué)報(bào)（苗妮）：10年前，當(dāng)天體物理學(xué)家Karl Battams剛加入華盛頓市美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室時(shí)，他對(duì)彗星還沒有濃厚的興趣。不過，該實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行了兩個(gè)太陽物理項(xiàng)目的設(shè)備，這些設(shè)備可以探測到一顆近距離通過太陽的天體。迄今為止，它們已經(jīng)探測到2600個(gè)這種“掠過太陽”的彗星。Battams工作的一部分就是為這些發(fā)現(xiàn)編目錄。他是世界上唯一一個(gè)從事追蹤掠日彗星的人。今年1月，他說：“幸虧我很快就會(huì)有一個(gè)學(xué)生。不過大多數(shù)時(shí)間，還是只有我在工作。”
太陽系所有的彗星都圍繞太陽運(yùn)行，不過掠日彗星運(yùn)行時(shí)離太陽核心的距離約為太陽半徑的3倍，離太陽表面約140萬千米。去年秋天，成為追蹤最著名的ISON彗星研究團(tuán)隊(duì)的代言人使Battams名聲大震。當(dāng)ISON航行到太陽系內(nèi)部時(shí)，天文學(xué)家和業(yè)余天文愛好者很快燃起了希望。很多人幻想，ISON可以在離太陽如此之近的行程中不遭遇毀滅，成為夜空中一個(gè)戲劇性的景象，并能持續(xù)為科學(xué)研究提供信息。然而，去年11月，該彗星在科學(xué)家預(yù)計(jì)的掃過太陽的時(shí)間之前幾個(gè)小時(shí)就瓦解了。
于是科學(xué)家開始思考，為何ISON遭遇這樣的命運(yùn) 。早期研究結(jié)果表明，ISON也許太小、不穩(wěn)定而無法承受太陽的灼熱。ISON是一個(gè)小的瓦斯彗星，這是其首次進(jìn)入太陽系內(nèi)部，這種情況可能在一開始就注定會(huì)失敗。
不過，它的毀滅可能標(biāo)志著掠日彗星研究的復(fù)興。ISON在離太陽系很遠(yuǎn)時(shí)就被觀測到，其不尋常的軌道令宇宙飛船可以從多個(gè)有利位置對(duì)其進(jìn)行拍攝。目前的發(fā)現(xiàn)表明，掠日彗星可以揭示彗星的多樣性，以及要想預(yù)測彗星的行為是多么的困難。盡管天文學(xué)家還在為找出ISON事件的原因而絞盡腦汁，但他們還是摩拳擦掌地在準(zhǔn)備將于今年晚些時(shí)候發(fā)生的與下一顆彗星的親密接觸。
投入ISON研究的巨大觀測“火力”為航天器與地面望遠(yuǎn)鏡的協(xié)調(diào)設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn) 。Battams說：“ISON研究會(huì)將所有設(shè)備結(jié)合起來。這在之前從未做到過。”
幾個(gè)世紀(jì)以來，天文愛好者已經(jīng)識(shí)別了那些消失于太陽附近又在另一邊出現(xiàn)的天體。通過查閱太陽及日光層觀測衛(wèi)星（SOHO）航天器所拍攝的圖像，天文愛好者發(fā)現(xiàn)了大多數(shù)掠日天體。一旦天文愛好者發(fā)現(xiàn)可疑彗星，他們就會(huì)通知Battams 。
事與愿違
大多數(shù)掠日彗星屬于Kreutz彗星家族，該彗星家族以Heinrich Kreutz命名，Kreutz是19世紀(jì)的一位天文學(xué)家，他計(jì)算出了許多彗星的軌道。
2011年，Lovejoy彗星（屬于Kreutz彗星家族）突然掠過離太陽表面14萬千米的地方，并暫時(shí)存活下來。Lovejoy彗星在太陽上層大氣中被壓縮后，仍然完好無損。幾天后，它發(fā)生粉碎，可能是被太陽巨大的引力引起的潮汐能撕成了碎片。在該彗星短暫通過太陽大氣層時(shí) ，研究人員采用了史無前例的方法，以測量Lovejoy在太陽強(qiáng)大磁場中的尾波動(dòng) 。
2012年9月，焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了另一顆掠日彗星上，當(dāng)時(shí)兩位俄羅斯天文學(xué)家在巨蟹座天空處發(fā)現(xiàn)了一個(gè)小點(diǎn) 。由于他們的望遠(yuǎn)鏡屬于國際科學(xué)光學(xué)監(jiān)測網(wǎng)，于是該彗星被命名為ISON 。
當(dāng)時(shí)，ISON距太陽約10億千米，這比大多數(shù)彗星被發(fā)現(xiàn)時(shí)的距離都要遠(yuǎn) 。早期的發(fā)現(xiàn)暗示，ISON可能形狀巨大，或者有著驚人的活躍性，人們因此預(yù)期，在它到達(dá)太陽系內(nèi)部時(shí)，將發(fā)生一個(gè)歷史性的景象。
2013年4月，當(dāng)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝到ISON的圖像時(shí) ，最初的想法遭到質(zhì)疑。盡管觀測團(tuán)隊(duì)并不能直接測量該彗星的彗核，不過研究人員總結(jié)，其冰核心噴出的水量表明，它不會(huì)超過6千米寬，比彗星大小的平均水平還小。
9月下旬，由于ISON飛過火星，測量該彗星大小的另一次機(jī)會(huì)來臨。火星勘測軌道飛行器（MRO）上的高分辨率成像科學(xué)設(shè)備（HiRISE）拍攝了一組模糊的黑白照片。這產(chǎn)生了更加精確的估測：ISON的寬度不會(huì)超過1.2千米。約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室研究彗星的Carey Lisse說：“它很小。”這引起了天文學(xué)家的擔(dān)心。彗星核越小，它在近距離通過太陽時(shí)就越不可能生還。盡管如此，還是有一些科學(xué)家認(rèn)為ISON可以安全通過。
11月20日，ISON噴灑出大量水蒸氣，其速度表明它的寬度不超過500米。ISON離太陽越近，它看起來情況越不好。亞利桑那州洛厄爾天文臺(tái)天文學(xué)家Matthew Knignt說：“它離太陽最近的那天早上，我們才真的感覺到‘糟了’ 。”11月28日， Knight、Battams和Lisse在基特峰聚集，共同觀測ISON彗星。
該團(tuán)隊(duì)和來自世界各地的一些慧星迷在ISON飛過SOHO和STEREO觀測范圍時(shí)觀測了好幾個(gè)小時(shí) 。ISON在接近太陽時(shí)，變得越來越模糊，第三個(gè)離太陽更近的太陽探測器完全無法觀測到它。如果ISON保持完整，那么在太陽的遠(yuǎn)端就會(huì)出現(xiàn)彗核，然而最終出現(xiàn)的是一個(gè)幽靈般的殘余灰塵云團(tuán)，并迅速消退。
Battams說：“這是一個(gè)讓人心碎的過程。”他在ISON觀測博客上寫道：“這顆彗星形成于45億年前，在2013年11月28日消亡。”
盡管Battams和其他天文學(xué)家很失望，但他們很快將注意力轉(zhuǎn)移到收集ISON死亡的線索上。一個(gè)主要困惑是，為何ISON會(huì)解體，而Lovejoy以更近的距離通過太陽時(shí)卻存活下來。Knight表示，答案可能藏在它們古老的歷史中。
【ISON項(xiàng)目為掠日彗星研究帶來新契機(jī)】經(jīng)驗(yàn)借鑒
以前，天文學(xué)家從未觀察過一個(gè)動(dòng)態(tài)的新彗星會(huì)如此接近地通過太陽。ISON中原子燃燒的序列和速率是理解下一顆進(jìn)入太陽系彗星的關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn) 。Lisse說：“我們已經(jīng)知道，新彗星會(huì)動(dòng)態(tài)地發(fā)展和改變。”這比天文學(xué)家在2011年從掠日彗星Elenin中了解的信息要多。當(dāng)時(shí)Elenin也是首次進(jìn)入太陽系內(nèi)部，但是由于它過于暗淡，因此并沒有在瓦解之前提供太多的科學(xué)信息。
更廣泛地說， ISON的經(jīng)歷可以作為未來彗星觀測的一個(gè)模板。Lisse表示，有14個(gè)項(xiàng)目參與到了拍攝天空中的彗星的任務(wù)中。這些經(jīng)驗(yàn)帶來了今年10月一個(gè)大事件的消息。一顆名為賽丁泉的彗星預(yù)計(jì)會(huì)在距火星14萬千米的位置通過，這將是觀測歷史中距離最近的一次通過，而火星則將被籠罩在彗發(fā)中——彗核周圍的冰與塵埃。由于賽丁泉和ISON的余波，2014年被標(biāo)志為彗星之年。
對(duì)Battams來說，一切都還好。他一直密切關(guān)注著任何可能進(jìn)入太陽中心區(qū)域的天體。Battams說：“現(xiàn)在我們只需要坐著等待。接下來還會(huì)發(fā)生有趣的事情。”