
原回答的分析基于截至2020年3月2日的彗星观测数据,最新消息(2020年4月7日)显示C/2019 Y4的彗核已经瓦解。
昨天(3月1日)GVB一度给出了亮度超越太阳的预测。
结果今天(3月2日)一早起来就看到亮度就被压到了-10等[1]。
先聊聊这颗彗星。引起这一则大新闻的彗星是在2019年12月28日被发现的,发现者是小行星地面撞击最后警报系统(Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System,ATLAS),这是一个致力于搜寻那些可能在短期内撞击地球的近地小行星的巡天计划,由NASA提供资金支持。按照习惯我们可以称这一颗彗星为“阿特拉斯彗星“[2]。
阿特拉斯彗星发现时位于大熊座,星等为19.6等[3],距离地球2.46天文单位,距离太阳2.94天文单位。按照目前的计算,阿特拉斯彗星将于5月23日过近地点,距离地球0.78天文单位,5月31日过近日点,距离太阳0.25天文单位(此时距离地球0.87天文单位)[4]。
这次引发热议的是关于这颗彗星未来亮度的预测。我们知道,一个物体的亮度,一方面与自身性质有关,另一方面与观测距离有关,具体到彗星,因为彗星本身不发光,主要是靠自身以及自身挥发的物质反射太阳光,而当彗星与太阳之间的距离发生变化时,又会影响彗星物质的挥发。所以在讨论彗星的亮度时,不仅要考虑距离,还要考虑由此引起的彗星性质变化。
现在预报彗星亮度一般用下面这条公式[5]:
其中m为彗星目视星等,M为彗星的绝对星等,这是类比恒星绝对星等的概念,即彗星在某个特定位置时地球上能观测到的亮度,d为彗星到地球的距离,r为太阳到彗星的距离,k为比例系数。其中m可以直接测得,d与r可以根据已有观测数据构建彗星轨道导出,而M与k可以通过把m、d、r导入公式后获得,随后将得到的M和k看作已知量,即可基于公式导出彗星未来的亮度。
说白了,一颗彗星究竟能有多亮,除了和轨道有关,也要考虑自身的家底和爆发力。家底越厚,爆发力越强,都能使得彗星达到更高的亮度。换句话说,预测彗星亮度的精髓,就在于把握彗星的家底与爆发力。
问题来了,怎样才能更好把握彗星的这两项性质呢?
观测,以及持续不断的观测。
以发现时的亮度与距离来看,阿特拉斯彗星的家底似乎并不出众。作为对比,2007年出现的大彗星——麦克诺特彗星(C/2006 P1)首次发现时的亮度为17.3等[6],距离太阳约3.5天文单位[7]。后者不仅在发现时距离太阳更远,亮度也更亮。
但另一方面,阿特拉斯彗星似乎展现出不俗的爆发力。从首次发现至今2个月的时间,彗星已经增亮近8个星等(19.6等→12.3等),亮度增幅超过800倍,同样的时间内麦克诺特彗星增亮的幅度约为100倍[7]。
而这正是阿特拉斯彗星可能比肩太阳的由来:按照Gideon van Buitenen建立的预测模型,阿特拉斯彗星就是一地主家的傻儿子,不知道家里有矿(所以一开始看起来没什么家底),但他拥有惊人的爆发潜力,在高人(太阳)指点下打通了任督二脉,从此走向人生巅峰(与太阳肩并肩)。[8]
当然也不是所有人都那么乐观,另一派观点(如Seiichi Yoshida)认为阿特拉斯彗星应该没什么家底,所谓爆发力强也只是假象,头两个月亮度增加快估计是中了一个小彩票,之后该干嘛还干嘛。
两者孰对孰错,要等待更多观测数据出炉。
国际天文学联合会(IAU)的一则小行星电子通报[9]表示阿特拉斯彗星的轨道根数[10]和曾经的C/1844 Y1彗星颇为接近,JPL的星历表数据也显示了两者的相似性。
两颗彗星拥有相似的轨道往往意味着两者是同源的,即可能是过去某一颗大彗星分裂后的碎片,甚至可能是同一颗彗星(哈雷恰恰是在对比历史彗星记录的过程中发现了哈雷彗星的周期性)。不过就阿特拉斯彗星与C/1844 Y1而言,两者同源的可能性更大,毕竟目前计算得到的彗星轨道周期超过5000年,远大于两颗彗星回归的时间间隔。
阿特拉斯彗星与C/1844 Y1同源意味着什么?用通俗的话来说俩彗星曾经进的是同一个家门,虽然现在已经分家,各自家底怎么样不好说,但爆发力大约有相似之处。
目前已知的C/1844 Y1的观测记录如下:彗星于1844年12月18日被发现,发现时已肉眼可见。从12月下旬到次年第一周内,彗星在南半球天空中是耀眼的存在,亮度比肩1835年回归时的哈雷彗星[11]。经查询1835年哈雷彗星回归时最大亮度达到了1等[7]。
当我们查看C/1844 Y1的轨道时,发现了一个很有意思的事情:不论是JPL星历表还是历史文献[11]均表示彗星在发现前的1844年12月14日已经过近日点,这意味着彗星在逐渐远离太阳的20天时间里亮度都在1等上下。对于一颗彗星来说,在远离太阳的过程中有如此稳定的表现实在是令人疑惑。
查星历表可得自发现日起到彗星最亮时,地球与彗星间的距离减少了约0.2天文单位,距离彗星越近自然彗星就会越亮,彗星会因此提亮约0.4个星等。然而同样的时间内彗星与太阳的距离从不到0.3天文单位增加到超过0.7天文单位,如果套用常用的彗星参数,会使彗星亮度降低2~4个星等。
可见必然有非常规因素显著影响了C/1844 Y1的亮度变化。看来这家人确实基因特殊,我们可以乐观期待一下阿特拉斯彗星接下来的表现。
相信大家很好奇如果阿特拉斯彗星如Gideon van Buitenen最初预测的那样爆发会是怎样一番景象。我们将彗星数据导入Stellarium ,模拟显示在4月下旬时彗星就能达到0等,此时彗星位于鹿豹座。
随着时间逐渐推移,彗星的亮度逐渐变态,彗尾可以很夸张地覆盖大半个天空,这大概是所有活着的地球人都未曾有过的经历。
位于北半球高纬度地区的人们甚至可以看到彗星整晚都挂在天上。
与太阳肩并肩的奇景大概会在5月15日开始上演并持续约1个月,在此期间彗星的亮度将会超越满月。
就酱。
