2014年10月19日 星期日

彗星从哪里来,Oort cloud, Kuiper belt,

彗星从哪里来,这是一个引人入胜的问题,也是一个令人困惑的问题。 天文学家在研究彗星来源时,往往要对彗星轨道进行统计分析,看看它们在受大行星引力摄动前的轨道是什么样子,从中来寻找规律。 1950年荷兰天文学家奥尔特对41颗长周期彗星的原始轨道进行统计后认为,在冥王星轨道外面存在着一个硕大无比的“冰库”, 或者说是一个巨大的“云团”。这个云团一直延伸到离太阳约22亿千米远的地方。太阳系里所有的彗星都来自这个云团,因而人们把它称为彗星云或奥尔特云Oort。 如今一般把奥尔特云的距离定在约15万天文单位处, 大体上是冥王星距离的4000倍。速度最快的光从那里来到我们太阳系也要走上两年多, 因此这里的彗星绕太阳一周要花很长的时间,只有当它们跑到离太阳几亿千米远时,才能被人们看到。 它们在轨道上的绝大部分时间都消磨在远离太阳的地方。 池谷-关彗星为例,它在近日点附近速度为每秒500千米,仅用两个小时就跑完了靠近太阳的半边,但要跑完远离太阳的那一边,却要花上1000多年。 池谷-关彗星的周期还不算长,有些长周期彗星旅行一周要经过几百万年的漫长岁月。 所以,尽管天文学家估算奥尔特彗星云里可能有1000亿颗彗星,而全世界每年发现的彗星平均只有五六颗。 由于彗星云离太阳非常遥远,在彗星云的位置是看不到又大又圆的太阳的,太阳真的成了名副其实的“普通一星”, 亮度比地球上看天狼星还暗一些。但彗星云离其他恒星更是难以想像的远,彗星云得不到任何恒星的光和热,所以像一座“冰山”。 彗星就来自这座冰山,这些冰山上的来客本身也是一座座大大小小的冰山, 大的直径超过10千米,比地球上的最高峰珠穆朗玛峰还要壮观, 小的则只有几十米。这一座座冰山都是由大量的冰物质和尘埃混合而成的。冰物质中除大部分是水冰之外,还有一氧化碳冰、二氧化碳冰(干冰)、氨冰和甲烷冰等。 因冰物质中混有大量的尘埃物质,所以冰山看上去是灰黑色的,而不像我们在电视中看到的南极冰山那样晶莹可爱。 美国天文学家惠普尔给它们起了一个很形象的名字,叫“脏雪球”。   由于从太阳邻近区域路过的恒星对原始彗星的扰动, 质量小的彗星离开彗星云,扭过头来,或往太阳系外跑去, 或朝太阳系内部飞奔。多数彗星在向太阳进发时是沿着双曲线或抛物线轨道的,经过成千上万年的长途跋涉, 当它们离太阳越来越近时被人们用望远镜捕获。一些彗星与大行星相遇时轨道受到摄动,变成椭圆形轨道, 由非周期彗星变成新的周期彗星,开始在太阳系“安家落户”。   1958年,美国一些天文学家认为在太阳系内还存在着另一个彗星仓库,即所谓的“柯伊伯彗星带Kuiper belt”。 这个环状的彗星带离海王星轨道不远,估计带内至少有几千颗彗星。短周期彗星全部来自这个彗星库。 和奥尔特云相比,这个彗星带离地球要近多了。柯伊伯带提出后,一些天文学家用大望远镜对这一区域作了分段观测,但并没有发现什么。 这有三种可能, 第一种可能是柯伊伯带里没有预计那么多的彗星, 第二种可能是柯伊伯带可能位于更远的位置, 第三种可能是根本不存在柯伊伯带。   80年代末开始,美国天文学家戴维·朱维特和简·鲁经过5年的苦苦搜寻, 在1992年9 月14日发现了第一个位于冥王星轨道外面的天体(简称冥外天体), 命名为1992QB1,它和太阳的距离为41个天文单位。 在1993年3月和12月,他们又接连发现了3个冥外天体,这3个天体与太阳的距离分别为46、32和35天文单位。 同年,英国天文学家也在距太阳33和34天文单位处发现了两个天体。截止到1997年底,天文学家已发现了56个冥外天体(包括冥王星)。   天文学家之所以把它们称为天体,是因为还不能肯定它们是行星、小行星,还是彗星,但不管怎么说,这也是天文学上的一项令人瞩目的重要发现。   彗星的运动和内部结构,天文学家们还没有完全搞清楚,因此,不论是奥尔特云还是柯伊伯带,都是彗星起源的一种假说, 还没有得到最后证实。天文学家比较一致的看法是,彗星从原始太阳星云中形成的时期,基本上与太阳、行星形成的时期相同,彗星是太阳系创生过程中的一种天然副产品。   关于彗星起源的问题,可以说是众说纷纭,到如今还没有一个比较一致的意见。 有一种意见认为,太阳系天体上的火山爆发把大量物质抛向空间,彗星就是由这些物质形成。这类观点可以叫做“喷发说”。 另一种称为“碰撞说”的观点则认为,在很遥远的年代,太阳系里的某两个天体互相碰撞,由此产生的大量碎块物质,形成了太阳系中的彗星。 这些假说都存在着一些难以解释的问题,很难得到大多数天文学家的承认。   关于彗星起源的假说当中,被介绍得比较多而且得到相当一部分科学家赞赏的,就是“原云假说”。 在对大量彗星轨道作统计研究的基础上,原云假说认为:长周期彗星椭圆轨道的远日点很多都是在3万-10万天文单位之间, 由此得出结论:在离太阳约15万天文单位的太阳系边缘地区,存在着一个被称为“原云”的物质集团,它像一个巨大的包层那样、 彗星就是由其中的物质形成的。 原云往往被称为“彗星云”,又因为这个假说最早在20世纪50年代由荷兰天文学家奥尔特Oort提出来的,又被称为“奥尔特云”。奥尔特云就像是彗星的主要“故乡”。   据奥尔特估计,彗星云这个包层中可能存在多达1000亿颗彗星。这真是一个庞大无比的彗星“仓库”啊! 其中的每一颗彗星绕太阳一周都得上百万年。它们主要是在附近恒星引力一些彗星受到木星等大行星引力的影响而变为周期彗星。另外的一些彗星可能被抛出太阳系外。

沒有留言: