
据英媒3月31日报道,彗星通常不会因其自转方式而成为头条新闻,大多数彗星都安静地沿着轨道绕太阳运行,遵循可预测的模式。但最近有一颗小彗星做出了令天文学家始料未及的举动。这颗名为41P的彗星来自太阳系边缘的遥远之处,它很可能起源于柯伊伯带——一个寒冷区域,充满了行星形成时的冰质残余物。在某个时刻,木星的引力将它拉向内侧,使其踏上了如今每5.4年就绕太阳一圈的环形轨道。

2017年,当它进行一次靠近太阳的飞行时,发生了一件不寻常的事。在短短几个月内,它的自转速度急剧下降。同年晚些时候,它又开始加速——但方向相反。这种突然的反转是科学家们未曾预料到的,它提出了一个简单却令人困惑的问题:是什么能让一颗彗星如此迅速地改变自转?
由加利福尼亚大学洛杉矶分校的大卫·朱维特领导的研究团队仔细研究了数据,他们发现气体喷射流在彗星41P的自转反转中起到了关键作用。当彗星靠近太阳变暖时,其冻结的冰会变成气体。这些气体通过表面的喷口逸出,形成小喷射流。这些喷射流就像微型发动机。“从表面喷射出的气体流可以像小型推进器一样工作,”朱维特说,“如果这些喷射流分布不均匀,它们就能极大地改变彗星,尤其是小彗星的自转方式。”
在此次事件中,喷射流并不平衡,它们不均匀地推动,减缓了彗星原有的自转。随着时间的推移,这种推动力变得足够强大,最终使彗星停止自转,然后开始反向旋转。“这就像推旋转木马,”朱维特说,“如果它朝一个方向旋转,然后你朝相反方向推,你就能减慢它并使其反转。”彗星的体积使其对这些力量更加敏感。它的核心,即彗核,直径仅约0.6英里(1公里),大致相当于埃菲尔铁塔高度的三倍。对于彗星来说,这算是小的。较小的物体更容易扭转和转动。即使是像气体喷射流这样的微弱力量,随着时间的推移也会产生巨大影响。
这有助于解释为什么彗星的自转变化如此之快。较大的彗星会抵抗这种变化,但41P没有这种优势。同样的观测还揭示了另一个变化。这颗彗星不像以前那样活跃了。2001年,它在绕太阳飞行时释放的气体要多得多。到2017年,气体释放量已下降了约一个数量级。这表明其表面正在迅速演变。容易变成气体的物质可能正在耗尽。灰尘也可能在堆积,封住喷口并减少活动。
大多数彗星变化缓慢,往往需要数百年或数千年。而这颗彗星的变化要快得多。科学家们很少能观察到这种变化发生在我们能够追踪的时间尺度上。彗星自转的变化可能会导致更大的问题。如果它自转过快,向外拉它的力可能会超过其微弱的引力,这可能会导致它分裂。基于数据的模型表明,如果当前趋势持续下去,这种结果是有可能的。“我预计这个彗核会很快自行解体,”朱维特说。
即便如此,这颗彗星可能已经沿着当前轨道运行了约1500年。这意味着它已经经历了许多次绕太阳的飞行,尽管其未来现在看起来不确定。这一发现的部分线索来自一个意想不到的地方。哈勃太空望远镜已经收集了35年多的数据,所有数据都存储在一个公共档案中。朱维特在探索该档案时偶然发现了这颗彗星的图像,这些图像之前并未得到充分分析。通过重新审视旧数据,他和他的团队发现了全新的东西。
这展示了科学常常是如何运作的。新发现并不总是来自新观测。有时,答案已经在那里,等待着有人去仔细查看。彗星不仅仅是供人观赏的天体。它们携带着太阳系历史的片段。观察它们的变化有助于科学家了解小天体随时间的行为方式。此次事件尤为突出,因为变化发生得如此之快。它提供了一个难得的机会,让我们在一年内而非几个世纪内观察演化过程。它也提醒我们一个简单的事实:即使在寂静的宇宙空间中,事情也可能以出乎意料的方式发生逆转。
(原文标题:NASA captures a comet reversing its spin direction for the first time ever)
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