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宇宙深处总是充满着未知与惊喜。2026年2月20日,一篇来自《科学警报》(ScienceAlert)的报道再次吸引了天文学界的目光:一颗名为41P/塔特尔-贾科比尼-克雷萨克(41P/Tuttle-Giacobini-Kresak)的彗星,在掠过太阳之后,竟然神秘地逆转了自转方向。这一前所未见的现象,不仅让科学家们震惊,也为我们理解彗星的演化和太阳系早期历史提供了新的线索。
这项研究由加州大学洛杉矶分校的天文学家大卫·朱伊特(David Jewitt)领导,他的发现挑战了我们对彗星行为的传统认知。
彗星“急刹车”与“倒车”:前所未有的剧变
41P彗星是一颗短周期彗星,每5.4年绕太阳公转一周。当它在2017年初完成其近日点之旅时,天文学家们观测到了令人费解的现象。朱伊特指出,这颗彗星的自转速度似乎先是急剧减慢,直至完全停止,随后又以相反的方向开始旋转。这种剧烈且迅速的自转逆转,在彗星观测史上是前所未有的。
马里兰大学的天文学家丹尼斯·博德维茨(Denis Bodewits)在2018年曾描述过另一颗彗星103P/哈特利2号(103P/Hartley 2)的自转减速情况,它在90天内自转周期从17小时减慢到19小时。相比之下,41P彗星在短短60天内,自转周期就从约20小时延长到53小时,减速幅度超过10倍。而这仅仅是故事的开始。
到2017年12月,41P彗星的自转周期竟然缩短到14.4小时。朱伊特认为,要合理解释这一系列变化,最好的方式就是假设彗星的自转在2017年6月左右完全停止,然后以相反的方向重新加速。
气体的喷射:彗星自转的驱动力
彗星通常被描述为“脏雪球”,它们是太阳系早期形成时遗留下来的冰、尘埃和岩石的混合物。当彗星接近太阳时,太阳的辐射会加热彗核,导致其中的冰直接从固态升华为气态,这一过程被称为升华。这些气体以喷射流或间歇泉的形式喷涌而出,将蒸汽喷射到太空中。
这些喷射流并非均匀分布,它们会对彗核施加一个微小的推力,产生扭矩,从而改变彗星的自转速度。许多彗星在绕太阳运行时都会改变自转速度,有些甚至会加速到解体。而小型彗星的自转速度变化比大型彗星更容易。41P彗星直径约1公里,相当于10个足球场的长度,其体积相对较小,这使得其喷出的气体能够产生显著的影响。
如果彗星的加热不均匀,或者其冰含量分布不均,那么喷射流产生的扭矩就可能导致其自转方向发生改变。从数学角度来看,41P彗星的快速逆转并非不可能。
光变曲线与未来观测:解开谜团的钥匙
目前,仍然存在一些疑问。对彗星的光变曲线测量可以确定其自转速率,但无法直接确定其自转方向。朱伊特通过绘制光变曲线图,并结合哈勃太空望远镜档案数据估算出的彗星大小,才得出了他的结论。只有当彗星的自转速度减慢至零并发生翻转时,他才能使两者平滑地吻合。
朱伊特在他的预印本中写道,这一现象“观察到的快速变化是挥发性气体逸出产生的扭矩作用于非常小的原子核的自然结果”。这份预印本尚未经过同行评审,但其发现已经引起了广泛关注。
朱伊特还发现,如果41P彗星的自转速度继续以2017年的速度变化,它可能在短短几十年内因自转过快而解体。目前尚不清楚这种情况是否正在发生。自2022年9月最近一次近日点以来,尚未有已公布的自转速度数据。下一次测量其自转速度的机会将是2028年的近日点。届时,新的观测数据将有助于我们进一步验证朱伊特的推测,并深入了解这颗彗星的命运。
彗星:太阳系早期的“活化石”
彗星是太阳系早期最迷人的遗迹之一。它们是太阳系形成45亿年前的原始物质,承载着早期太阳系的信息。它们脆弱且变化迅速,但不知何故,它们仍然存在于宇宙中。
41P彗星在2017年以及之前几十年间的变化表明,它可能是一颗更大彗星的残余,这颗彗星在与太阳的漫长而缓慢的互动中逐渐被消耗殆尽。对这类彗星的深入研究,有助于我们理解彗星的演化过程,以及它们如何将水和有机物带到早期地球,从而对地球生命的起源产生影响。
41P彗星的自转逆转现象,不仅是一次激动人心的天文学发现,也提醒我们,即使是最熟悉的宇宙天体,也可能隐藏着令人意想不到的行为。随着观测技术的不断进步,我们有理由相信,未来将会有更多关于彗星的秘密被揭示,从而丰富我们对太阳系乃至整个宇宙的认知。
这项研究成果已在arXiv预印本服务器上发布,期待其通过同行评审并为天文学界带来更深远的影响。
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