北半球大彗星?比太陽還亮?

「哦！來大彗星啦！堪比太陽呢！」

「5月底天空將有兩個太陽！？」

 

且慢！先別激動！彗星到底是何方神聖？這次的彗星真堪比太陽嗎？給EN菌一篇文的時間，來解答關於這顆彗星，你想知道的一切~

 

彗星，無論是像電影《你的名字》裡划過夜空一般驚豔，還是像劇集《權力的遊戲》裡被認為是重大事件的預兆，它們總能引人注目卻又保持著神秘感，那麼彗星究竟是一種怎樣的天體呢？

彗星的本體並沒有影視作品或者古老傳說中那麼玄乎，甚至有點「土」。它們是一種包含大量的灰塵的冰質天體，是吸收了太陽光和大量熱量就會揮發並噴射物質的「髒雪球」。它們起初是太陽系邊緣冰冷世界的居民，偶爾會受到擾動，進入內太陽系來一次「長途旅行」。彗星漸漸靠近太陽，被太陽加熱後，位於彗頭的彗核會開始揮發物質，噴射塵埃顆粒，這些塵埃被彗星丟三落四「甩」了一路，形成條帶狀的塵埃彗尾並反射陽光。同時，彗星噴射出的一些物質還會因太陽風中的帶電粒子激發發光（和地球上的極光的發光原理相同），這些粒子會被太陽風吹成一個條帶狀且色彩鮮豔的離子彗尾（通常為藍色或者綠色），「blingbling」直接變成一場跨度數百萬公裡的「太空極光」。

海爾-波普彗星分開的塵埃尾（淡黃色）和離子尾（亮藍色）（圖源：NASA）而地球上看卡特裡娜彗星的兩條彗尾甚至分開了約140°的角度（圖源：EN菌）

這時候你又要問了：那我這輩子怎麼就沒見過彗星呢？彗星到底能有多亮啊？首先，彗星發出和反射的光全部來源於太陽，所以如果有人彗星能比太陽還亮，可先別激動，這肯定是在吹牛。不過彗星沒太陽那麼亮就不好玩了嗎？畢竟金星也比太陽暗多了，可它還不是天天被人當UFO？彗星總數很多，可是往往要幾十年就才會出現一顆彗星中的超級明星，在全球「吸粉無數」，這就是我們所謂的「大彗星」。
1965年的池谷-關大彗星，掠過太陽時，白晝可見，北半球傍晚時可見火樹銀花般的巨大彗尾直立天際，並擁有藐視探照燈的亮度；1997-1998年的海爾-波普彗星，塵埃彗尾舒展，還擁有一條亮藍色的離子彗尾，這顆彗星維持肉眼可見的時間超過了一年；2007年的麥克諾特彗星，它帷幕般的彗尾跨度超越一個完整彩虹；2012年的洛弗喬伊彗星，擁有跨度超越北鬥七星的筆直彗尾，在南半球日出前與銀河交相輝映。圖1，池谷-張彗星膠片記錄（圖源：NASA）；圖2，觀星者和海爾-波普彗星（圖源：Sky&Telescope）；圖3，麥克諾特彗星橫亙天際（圖源：ESO）；圖4，破曉時分的洛夫喬伊彗星（圖源：ESO、歐洲南方天文臺）對於公眾，只有當這樣的大彗星降臨時，才有機會直接看到彗星，可這樣的「大傢伙」，已經足足二十多年沒光顧過北半球夜空了（1997年海爾-波普彗星後再無大彗星光顧），而南半球卻連續看了麥克諾特彗星和洛弗喬伊彗星（圖3和圖4）。所以北半球有不少人這輩子真的沒直接看到過彗星。而最近這顆編號C/2019 Y4（ATLAS）的彗星（後文中簡稱為ATLAS彗星）預報肉眼明顯可見，還有預報說它的亮度要直逼太陽，它很可能是北半球翹首以盼二十多年終於等來的大彗星。我們今天的主角——ATLAS彗星（C/2019 Y4），在2019年底被發現於火星與木星軌道之間，它原本是一顆不起眼的黯淡彗星，但是隨著一些天文臺和大量天文觀測者對它的亮度進行了觀測，我們漸漸發現這顆彗星增亮的趨勢十分驚人，甚至可以說十分驚悚：按照這樣的趨勢一直延續下去，彗星在今年五六月份靠近太陽時，亮度將和太陽相近——甚至超過太陽！[1][2]而且這顆彗星可能擁有比普通彗星更優越的「身世」——根據彗星的軌道數據對比分析，它與歷史上有名的1844年大彗星（C/1844 Y1）有共同的起源[2]，而C/1844 Y1最亮時亮度接近獵戶座著名亮星參宿四（對，就是你們天天念叨讓人家炸的那顆）。甚至有人根據這兩顆彗星的亮度變化趨勢進行了分析後驚嘆：「天啊，本來以為ATLAS彗星只是1844年大彗星的小老弟，現在一看，怕不是它爸！」

根據SUZUKI的模型，結合觀測數據：ATLAS彗星（綠點）和1844年大彗星（黑點），把二者進行對比，不難發現，ATLAS彗星同等情況下的亮度可能比1844年大彗星高2~3個星等，也就是亮度高出6-16倍（圖源：SUZUKI）

預報又好，「基因」又出色，ATLAS彗星直接在天文愛好者群體內炸了鍋，並給天文學家帶來了不小的爭議。大家激動之餘，又擔心這彗星放我們鴿子。提前劇透版：目前看，它幾乎一定能輕鬆肉眼可見，但預報仍有一些不確定性。
ATLAS彗星，你到底是要「飛上天，和太陽肩並肩」還是在「詐胡」？要解答這個問題，我們就要稍微了解一下天文學家們是如何預測彗星亮度的。天文學家預測彗星的亮度，主要考慮以下幾個因素的變化：彗星和太陽的距離，彗星和地球的距離，彗星的活躍度，以及這顆彗星的家底怎麼樣。很容易理解：彗星離太陽越近，就會被照得越熱，噴發更劇烈，並且反射更多陽光；彗星離地球越近，看起來就越亮；彗星越活躍，它靠近太陽時就會越劇烈地增亮；彗星越大，或者說家底越豐厚，它就有更亮的資本。

這幾個因素可以寫成如下的公式（興趣閱讀，公式絕緣體質者請自動跳到下一段）：m=m0+5lgd+5klgr，其中m0是彗星的亮度常數，和彗星本身的家底有關；d是彗星與地球的距離，k是描述彗星離太陽越來越近而變活躍程度的一個參數；r是彗星與太陽的距離。[3]

這幾個因素中，彗星和地球與太陽的實時距離是可以直接由確定好的彗星軌道計算得出，而剩下兩個影響因素有一定不確定性。因為「太陽系大了，啥彗星都有」。
彗星的大小和活躍程度千差萬別，這就造成了人們無法依據以前的彗星來準確預測後來的彗星會如何變化；而且即使是同一顆彗星，它的物質分布也是不均勻的、形狀也是不規則的、亮度也可能出現波動——也就是說，彗星可能會突然偏離原先的預測而猛然增亮，也可能突然「啞火」而迅速變暗。在2013年時，全世界的目光聚焦於艾森彗星（C/2012 S1），它的亮度預測達到了白晝可見的程度，媒體紛紛報導這顆艾森彗星會成為壯麗的「世紀大彗星」。北半球啊，都好久沒有大彗星了，這白晝可見的彗星可算是要過一把癮。結果呢？耍我們！？艾森彗星突然停止亮度劇增過程，在經過太陽附近時乾脆就碎掉了，直接從「禮花彈」變「啞彈」，成為著名的「鴿子王」彗星。

艾森彗星靠近太陽，就要按照預報變得極端明亮時突然解體，亮度反而陡然降低（圖源：SDO NASA）

而荷姆茲彗星（17P）則上演過戲劇性的爆發，從一顆難觀測的黯淡彗星瞬間增亮為即使身處市區都幾乎肉眼可見的明亮彗星。可是話說回來，這彗星亮倒是挺亮，可是這不就是個毛線團嗎？連彗尾都看不見，您也配叫大彗星？

17P彗星可能在小行星帶發生碰撞，導致異常增亮（圖源：CWB）

當然，兩顆彗星的亮度變化實屬抽風。然而，全球觀測者們通力合作，為預測提供了連續不斷的觀測和數據，使得大部分彗星亮度預測的可靠度還不錯——非常可靠地不是大彗星。

2018年底回歸的46P彗星保持肉眼可見大約1個月的時間，它的亮度與模型結果匹配就很理想，但它看起來還只是個小毛線球，完全沒有大彗星的氣勢（圖源：COBS）

既然說預報基本靠譜，那為什麼我們還要如此關注這顆ATLAS彗星呢？有很多天文學家和機構會對彗星的亮度進行估計，他們使用的模型都很相似，所以正常情況下給出的預測都相似。但這次，他們對ATLAS彗星的亮度預測卻千差萬別。最亮的預報說會比太陽還亮，最暗的則認為甚至肉眼幾乎不可見。[1][2][3][4]究其原因，是ATLAS彗星起初被發現時亮度不高，並不起眼，很多早期預報根據一般彗星的典型活躍程度來估算了它的亮度，從而給出它不會很亮的預測。然而ATLAS彗星不走尋常路，它正發生一次已經持續了超過2個月的爆發。這兩個月裡，它從16等增亮到目前的8.5等，亮度翻了1000倍。

ATLAS彗星3月1日（左上）和3月14日（右下）的亮度對比，僅僅經過了半個月，亮度變化如此巨大（圖源：Terry Lovejoy 沒錯，他就是那個發現洛弗喬伊彗星的洛弗喬伊）（洛弗喬伊是Lovejoy這個可愛名字的中文音譯）

這段時間，幾乎每天都能明顯看到ATLAS彗星比前一天更亮。這導致它目前測量出來的活躍度遠超預期，進一步導致很多模型根據這個活躍度擬合後，算出來它會有比肩太陽的亮度。當然啦，彗星的亮度肯定沒法真的達到「懟天懟地懟太陽」的程度。

ATLAS彗星的預報結果整理，直接擬合的結果有些誇張。不出意外的話，彗星的亮度應該最終傾向於個模型的中位水平（底圖來源：COBS，其他數據來源已註明）

所以說很多預報給出一個超高的亮度預報並不是觀測數據錯誤，而是受到ATLAS彗星亮度爆發的影響給出了較為離譜的結果，而它增亮的趨勢一定會在某個時候開始變得平緩。目前這個亮度爆發可能是ATLAS彗星遠道而來進入內太陽系後，心情有點小激動，所以物質噴得有點猛——它表面高度揮發性的物質快速受熱，以超過通常經驗的劇烈程度揮發導致的，而這個過程不會一直持續。天文學家目前並不能知道ATLAS彗星的亮度快速增長何時會結束，觀測者們能做的只有繼續對它進行持續的觀測。有一個壞消息是：天文學家還給出一種不利好的可能，那就是——ATLAS彗星正處於一個逐漸解體的過程，這導致了它目前亮度的快速上升，但它的亮度可能會在完全解體後很快下降。[5]不過呢，目前彗星彗核清晰凝聚，亮度增加尚且遠不如17P解體時一樣誇張，可以說：ATLAS彗星現在並沒有太多解體的跡象。解體只是對ATLAS彗星亮度突飛猛進的一種可能解釋。我們都不希望彗星解體這樣的事情發生，畢竟北半球的已經為了一顆大彗星等了太久。啊（á～èng），彗星沒太陽那麼亮，還有可能不知道哪天就放我們鴿子，感覺被潑了冷水？不慌，不慌，我們還有好消息：如果彗星不會最終解體，那麼目前經歷了持續的亮度爆發後，ATLAS彗星最終能達到的經驗亮度下限已經被提高到了很樂觀的程度。即使它現在立即停止爆發，僅按照正常彗星的趨勢變亮，那麼到5月時，它也將肉眼輕鬆可見。而這，很可能就是北半球期待許久的那顆大彗星！

五月一起看彗星！

作為天（吃）文（瓜）愛（群）好（眾）者，我們能做什麼準備呢？什麼時候可以看這顆彗星呢？往哪裡看呢？對於北半球的目視觀測者，ATLAS彗星將在6月上旬後變得不可見或者極難觀測。在那之前，也就是五月份，將是我們觀看它的好機會，具體來說，我們可以在5月中旬前的日落後或者5月下旬的日出前尋找這顆彗星。找一處遮擋較少，光汙染也較少的地區，你有可能在5月中旬的天黑後在西北方肉眼看到這顆彗星，如果你有一個雙筒望遠鏡，你還可以欣賞到彗星的彗尾呢。而計劃拍攝彗星的愛好者可以嘗試在4月下旬和5月中旬拍攝亮度極為可觀的ATLAS彗星，這兩個時間段彗星都有機會出現於無月夜，並且有理想的亮度。不過菌菌還是要提醒一下：給彗星做亮度預測不是一件簡單的事情，它需要天文觀測者專門對其進行大量觀測才能準確。這顆彗星究竟是不是北半球的那顆大彗星，還需要接下來的觀測確認。最後，保持對EN菌的關注哦，EN菌也將持續關注這顆彗星的情況，如有異動，第一時間通報~

引用和數據來源：

[1] cobs.si

[2] GvB et al,http://astro.vanbuitenen.nl/

[3] Hoshinavi,今週の明るい彗星,http://aerith.net/

[4]MPC, https://minorplanetcenter.net//

[5]cometografia.es  

                       

推薦的網址：

cobs.si 彗星觀測數據，可以自動擬合彗星亮度變化趨勢

minorplanetcenter.netNASA小行星中心，可以查到彗星軌道數據

astro.vanbuitenen.nl 業餘天文學家GVB的個人主頁，有彗星觀測數據

aerith.net 吉田誠一主頁，可以查看彗星預報情況

calsky.com 天文計算器，可以找到彗星位置的星圖

theskylive.com 星圖網站，提供便捷的實時彗星位置認證星圖

文中所有未註明來源的圖片均為EN菌創作~

本文經授權轉載自EasyNight（ID：eazynightcomic），如需二次轉載請聯繫原作者

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