太陽天鵝之歌:NASA 衛星見證彗星墜入太陽

一顆太陽觀測航天器首次追蹤到一顆彗星完整地進入太陽大氣層的路徑

作為戲劇性的謝幕,這堪比《奇愛博士》結尾時 T. J. “金”·剛少校像騎野牛一樣騎著一枚墜落的核彈。一顆 NASA 航天器記錄了一顆彗星的隕落,它以每秒 600 公里的速度衝向太陽,在太陽大氣層內解體並汽化。

這顆彗星名為 C/2011 N3 (SOHO),於 7 月 6 日迎來了它火熱的命運。該天體的官方名稱表明它是太陽和太陽風層探測器 (SOHO) 航天器在 2011 年 7 月初發現的。許多彗星都面臨類似的結局,但天文學家和太陽物理學家從未能夠追蹤到一顆彗星完整地進入太陽日冕(太陽大氣層的最外層)深處的軌跡。

藉助另一顆航天器——NASA 的太陽動力學天文臺 (SDO),它於 2010 年發射——一組科學家得以見證這顆彗星生命的最後幾分鐘。對 C/2011 N3 解體的觀測使研究人員能夠估計彗星的質量及其彗核的大小;未來類似的事件可能會為彗星的起源提供線索,並探測太陽附近難以探索的條件。該研究團隊在 1 月 20 日出版的《科學》雜誌上發表了他們的發現。


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SOHO 已經在太陽附近發現了 2000 多顆彗星,其中大部分要歸功於無償的業餘天文學家,他們梳理來自航天器的影像。大多數掠日彗星,如 C/2011 N3,都屬於克魯茲族彗星,據信它們起源於過去幾千年內解體的一個單一母體。這些彗星中最小的在靠近太陽之前就被太陽摧毀了,因此對於克魯茲族彗星來說,C/2011 N3 相當大,其彗核直徑為 10 到 50 米。

“它一定很大,”首席研究作者卡羅勒斯·施賴弗說,他是位於加利福尼亞州帕洛阿爾託市洛克希德·馬丁先進技術中心的太陽物理學家。這顆彗星的大小不僅使其能夠在太陽大氣層深處生存,而且還使其在衝向太陽的過程中受到密切關注。“這被認為是一顆特別明亮的彗星,”施賴弗說。“那天早上,當它接近太陽時,我說,‘好吧,讓我們看看我們是否能看到它。’”

SDO 上的大氣成像相機確實能夠追蹤到這顆入站彗星,觀察到它在約 20 分鐘的紫外線條紋中衝向太陽,然後消失。那時,這顆彗星距離太陽表面僅約 10 萬公里,並已分裂成許多碎片,進一步加速了它的汽化。

“(在那一點)的溫度非常高,以至於物質都在蒸發,”洛厄爾天文臺和約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的天文學家馬修·奈特說,他沒有參與這項新的研究。“不僅僅是氣體和冰,還有重元素。”

彗星在太陽大氣層中的完全湮滅讓施賴弗和他的同事們估計了在此過程中損失了多少物質。“因為它消失了,我們實際上可以測量它的質量,”施賴弗說。研究人員估計,這顆彗星可能在其墜落過程中損失了多達 6000 萬公斤的物質——大約是泰坦尼克號的質量。但這顆彗星的成分尚不清楚。“我們仍在努力瞭解是什麼在發光,”他說。用於追蹤 C/2011 N3 的成像儀對鐵最敏感,但施賴弗指出,這種光芒也可能是由碳或氧產生的。

彗星保留了一些來自太陽系誕生的殘留物質,因此它們的成分可以為行星形成提供重要的線索。更重要的是,彗星的墜落提供了一個自然的實驗,不僅可以確定它的性質,還可以確定太陽日冕內的條件,其中大部分是通常不可見的。“讓這顆彗星進來告訴我們太陽系中最古老的物質,並探索這個你無法以其他方式看到的區域,這是一件非常棒的事情,”施賴弗說。

最近一次彗星的經過可能會進一步闡明克魯茲族天體的性質及其與太陽大氣層的相互作用。12 月,一顆名為 C/2011 W3 (Lovejoy) 的彗星實際上在與太陽相遇後倖存下來,並繼續沿著其軌道執行,儘管它可能在此過程中部分解體。它以其發現者,澳大利亞業餘天文學家特里·洛夫喬伊的名字命名。

“這是自 1965 年以來我們見過的最壯觀的掠日彗星,”奈特說。“它存活了多久告訴我們它比其他彗星更大。”與幾個月前的 C/2011 N3 一樣,SDO 的相機記錄了這次太陽之約。奈特補充說,他和他的同事們仍在儘可能動用望遠鏡跟蹤洛夫喬伊彗星,試圖在對這次相遇得出任何重大結論之前瞭解它的性質。“我們都在努力理解我們獲得了多少資料,”他說。

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