5萬年一遇的綠色彗星正逼近地球,預(yù)計于2月2日經(jīng)過近地點,屆時若觀測條件良好,肉眼或清晰可見其身影。觀測指南>>
撰文/記者 段然 圖文編輯/陳永杰
新媒體編輯/呂冰心
采訪專家:
寇文(北京天文館高級工程師)
2023年1月中下旬,在人們喜迎農(nóng)歷新年之際,一位不速之客悄然闖入夜空,大批天文愛好者開始聞風(fēng)而動,在刺骨的寒風(fēng)中攜帶各種設(shè)備奔赴各個觀測地點,將視界鎖定在預(yù)估的區(qū)域內(nèi)仔細(xì)尋覓,期望能在浩渺的星空之中一睹它的倩影。他們尋找的是一顆“萬年不遇”的彗星,而它的名字卻只是一行單調(diào)的字符:C/2022 E3 (ZTF)。
▲1月29日C/2022E3(ZTF)在星空中的運行位置(圖片來源:theskylive.com)
眾里尋他千百度
目前公布的照片顯示,這顆彗星呈翡翠綠色,彗尾明亮又寬闊。研究人員分析,它因彗核周圍的塵埃云(彗發(fā))含碳而發(fā)出綠光。它的彗核直徑約1.6千米,彗尾綿延數(shù)百萬千米。根據(jù)天文學(xué)家推算,此次光臨夜空的C/2020 E3(ZTF)彗星,軌道周期約為5萬年——當(dāng)然這只是按照目前的觀測數(shù)據(jù)粗略估計。但無論如何,作為一顆長周期彗星,我們今生注定只能看到它一次而已。根據(jù)公開的觀測數(shù)據(jù),該彗星在1月12日經(jīng)過近日點,2月2日將來到距離地球4200萬公里(約0.28個天文單位)的近地點。
▲運用Stellarium軟件測算出的1月28日至2月4日C/2022E3(ZTF)運行軌跡(圖片來源:Stellarium)
那么屆時這顆彗星會有多亮呢?
人們用“星等”來衡量天體光度,數(shù)值越低,亮度越大。1986年回歸的哈雷彗星最亮?xí)r星等達(dá)到3.5。相比之下C/2022E3(ZTF)彗星的亮度就遜色很多?!斑@顆彗星的亮度也就在5-6等之間,用雙筒望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備能夠看到他呈現(xiàn)出朦朧的云霧狀?!北本┨煳酿^高級工程師寇文介紹道。但他認(rèn)為這次彗星的觀測條件還是比較樂觀的:“很多彗星是出現(xiàn)在一早一晚,距離日出日落比較近,觀測窗口期很短。目前這顆彗星處于北極星附近,夜間可觀測的時間非常長,這樣就可以很從容地安排觀測活動。”
C/2022 E3(ZTF)彗星觀測小貼士 最佳觀測日期
北京時間 1月28日-2月4日間彗星亮度會在5等左右,其中北京時間2月2日彗星將運行至近地點,2月1日-2月2日最適宜觀測。
觀測時間建議
LHAASO探測到來自銀河系內(nèi)的能量1.4拍電子伏的伽馬光子(拍=千萬億),這是人類迄今觀測到的最高能量光子。觀測彗星還需避免日光和月光的干擾,選擇月落之后為宜。比如北京地區(qū)2月1日月落時間為凌晨4點左右,2月2日日出時間為7點半左右,在這個時間區(qū)間進(jìn)行觀測效果最佳。
觀測地點選擇
盡量避免城市光污染影響較小的遠(yuǎn)郊地區(qū)。在北京地區(qū),十三陵思陵地區(qū)、延慶華海以及大莊科長城均是理想的觀測地點。
觀測工具建議
視自身條件而定,8-10倍望遠(yuǎn)鏡即可滿足一般觀測需求。若進(jìn)行拍照則最好選用單反+長焦鏡頭,由于觀測當(dāng)日有大風(fēng)天氣,建議用三腳架等器材固定觀測設(shè)備。
其他注意事項
1月31日-2月1日北京地區(qū)將有大風(fēng)降溫天氣,市郊普遍較冷,觀測時要注意防寒保暖。
C/2022 E2(ZTF)彗星還是引起了天文愛好者們極大的觀測熱情。北京的一位業(yè)余天文觀測者林先生就對這次觀測活動進(jìn)行了精心準(zhǔn)備。林先生回憶道,他印象最深的是1997年光臨夜空的海爾-波普彗星,在經(jīng)過近日點時星等達(dá)到-1.8,“基本上除了月亮,這顆彗星就是當(dāng)時夜空中最‘亮‘的仔,并且持續(xù)了數(shù)個月之久” 林先生興奮地談道,“此后最亮的彗星就是2020年的新智彗星,我當(dāng)時是大莊科長城上,在拂曉時觀測到了這顆彗星,用普通長焦鏡頭能夠清晰地拍下它的身影。”對于想要一睹這顆彗星芳容的天文愛好者們,寇文建議道:“首先要離開城市燈光的干擾。在燈火通明的城市里能看到2-3等星都比較困難,這次彗星亮度只有5-6等,觀測點必須在光污染少的地方。” 其次,寇文認(rèn)為還須盡量躲開月光對觀測的干擾?!耙虼吮M量選擇在郊區(qū)的月落時間進(jìn)行觀測,才能取得較好的觀測效果。” 寇文強調(diào)道。為了觀測C/2022 E2(ZTF)彗星,林先生將明十三陵的思陵地區(qū)選為最佳觀測點,這里遠(yuǎn)離市區(qū)光線干擾,是理想的觀測點。他在1月29日凌晨抵達(dá)思陵墓進(jìn)行首次觀測,“目前彗星運行到小熊座和天龍座之間,我用普通的雙筒望遠(yuǎn)鏡能大概看到彗星模糊的影像,如果用20倍的望遠(yuǎn)鏡能看到彗星身上的一層霧帶,這基本也是普通民用觀測設(shè)備的極限了?!?林先生說道。
▲2020年7月4日在大莊科長城拍攝到的新智彗星(圖片來源:林先生供圖)
盡管相比2020年的新智彗星,C/2022 E2(ZTF)要暗淡許多,但作為天文愛好者的林先生依然十分興奮?!澳鼙黄胀ㄓ^測設(shè)備看到的彗星并不多見,能夠捕捉到已經(jīng)很讓人激動了?!?林先生說道。目前這顆彗星正以極快的速度接近北極星,在2月2日左右迎來他的最亮?xí)r刻,雖然他的外表并不出眾,但是作為以萬年為單位的一次回眸,這一次天地間的相遇,還是值得廣大天文愛好者在寒夜中期待的。
可遇而不可求的天際訪客
對于彗星,大多數(shù)人也只是在書本、電視和網(wǎng)絡(luò)上才看到過它確切的模樣,而親自用自己的雙眼在夜空中一睹他們芳容的機會并不多。相對于舉目可見的漫天星斗,彗星的出現(xiàn)卻是可遇而不可求。彗星的體量普遍不大,小的彗星核心直徑僅有幾百米,大的也不過數(shù)十公里,2022年NASA曾發(fā)現(xiàn)了一顆巨型彗星,其彗核也不過129公里。“在整個太陽系中,彗星的數(shù)量非常之多,但人類發(fā)現(xiàn)的彗星數(shù)量還是極少數(shù)的!”寇文說??茖W(xué)家們估計太陽系存在著多達(dá)數(shù)萬億顆彗星!相比于太陽系的8大行星這類“主角”,彗星充其量只能算是“群演”。但根據(jù)國際天文學(xué)聯(lián)合會(IAU)小天體中心(MPC)公布的數(shù)據(jù):截至2023年1月27日,人類總共發(fā)現(xiàn)了4446顆彗星,相比于總量而言只能算是冰山一角。
▲2022年12月24日由位于加州的ZTF設(shè)備拍攝到的C/2022E3(ZTF)彗星影像(圖片來源:NASA)
彗星的名字如何命名?
在過去,人們普遍是用發(fā)現(xiàn)者的名字來命名新發(fā)現(xiàn)的彗星。比如1998年出現(xiàn)的海爾波普彗星,就是以艾倫·海爾和湯瑪斯·波普的姓氏命名的,但隨著發(fā)現(xiàn)彗星數(shù)量激增,這一命名方式就顯得落伍了。直到1994年,國際天文學(xué)聯(lián)合會制訂了新的彗星命名系統(tǒng),以一串由字母和數(shù)字組成的字符來對彗星作標(biāo)識?!皬腻缧堑木幪栔芯湍芸闯霭l(fā)現(xiàn)年月和種類等重要信息?!笨芪膶τ浾呓榻B道,“比如這次出現(xiàn)的C/2022 E3(ZTF),2022就代表是2022年發(fā)現(xiàn)的;同時將每月拆分用上下旬,用24個字母來代表,比如A代表一月上旬,B代表一月下旬,因此E就是代表是3月上旬發(fā)現(xiàn)的,3代表發(fā)現(xiàn)的第幾顆。而開頭的C就代表長周期或非周期彗星,如果是字母P就是代表短周期彗星?!薄俺酥忮缧沁€會被冠以發(fā)現(xiàn)者或發(fā)現(xiàn)機構(gòu)的名字。這次出現(xiàn)的C/2022 E3(ZTF),括號中的ZTF就是其發(fā)現(xiàn)機構(gòu)“茲威基瞬態(tài)設(shè)施”的縮寫?!笨芪倪M(jìn)一步補充道。按照這套編號系統(tǒng),所有發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)的彗星都有了屬于自己的ID號,為彗星信息的整理工作提供了極大的便利。比如,第一顆被確認(rèn)的短周期彗星“哈雷彗星”,在這套系統(tǒng)內(nèi)的正式編號是1P/1682 Q1,其含義就是在1682年8月下旬被確認(rèn)的短周期彗星?!板缧菄@太陽運行的周期各有不同,有的短則幾年,長的可能要上萬年。一般而言,運行周期小于200年或者兩度經(jīng)過近日點均被發(fā)現(xiàn)的彗星,被視為短周期彗星,長于200年的就是長周期彗星。” 寇文解釋道。
什么樣的彗星能被我們看到?
短周期彗星的運行周期普遍在數(shù)年至數(shù)十年不等,最短的僅有3年,這些彗星主要來自太陽系的柯伊伯帶。他們是太陽系的“常住居民”。而以“C”開頭的長周期彗星,目前普遍認(rèn)為自更加遙遠(yuǎn)的奧爾特云,這類彗星繞日周期短則數(shù)百年,長則達(dá)上千萬年,有的干脆就是以雙曲線或者拋物線的軌跡闖入太陽系,在經(jīng)過近日點后便被拋入深空不復(fù)返,真就成了“揮一揮衣袖,不帶走一片云彩”!“彗星的運行軌道非常特殊,多數(shù)都是扁平的橢圓形狀。在運行的大部分時間里,他們都距離太陽很遠(yuǎn),本身非常暗淡,難以觀測。每年能看到的彗星數(shù)量相當(dāng)有限,大概平均8-10年左右才能出現(xiàn)一顆比較亮的彗星出現(xiàn)”??芪恼f道?!俺酥?,每年出現(xiàn)的彗星絕大多數(shù)都只是一個小暗斑?!?事實上,除了接近太陽附近時受輻射影響噴出物質(zhì),使得亮度提升以外,絕大多數(shù)時間里彗星都是太陽系里的“隱士”,能見度非常低。絕大多數(shù)彗星注定只能游離在我們的視線之外。在闖入太陽系后,這些小家伙們除了要經(jīng)歷漫長的旅程,還需要在行星引力的夾縫中閃轉(zhuǎn)騰挪,在險象環(huán)生中求生存,這就導(dǎo)致有相當(dāng)數(shù)量的彗星,其運行軌跡是難以精確預(yù)計的,即便是短周期彗星,受種種客觀因素的制約,人們也難以判斷他們何時回歸,是否能被我們看到。比如1846年發(fā)現(xiàn)的布羅森彗星,原本運行周期是5年,但在19世紀(jì)后半葉就失蹤了。再比如1930年發(fā)現(xiàn)的施瓦斯曼-瓦赫曼3號彗星,被發(fā)現(xiàn)時運行周期5年,但在1995年開始解體成數(shù)塊兒,逐步走向消亡。真正能穿越千難萬險闖入我們視野的彗星,真的可以用滄海一粟來形容!
“兇星”?“福星”!
從人類開始有計劃地觀測天象的古代,彗星就已經(jīng)時常出現(xiàn)在人們的視野中。人類對于彗星的認(rèn)識經(jīng)過了一個頗為漫長的歷程。
距今2600年前,春秋時魯國的史官寫下了“秋七月,有星孛入于北斗”的文字,從而完成了迄今為止人類對彗星的最早記錄。但在缺乏科學(xué)理性的年代,古人眼中的彗星是拖著尾巴劃過星空、神鬼莫測的不祥之物,因而想當(dāng)然地視為災(zāi)禍即將降臨的征兆。在中國古籍中有“孛星現(xiàn),災(zāi)禍起”的說法。在西方,彗星也時常被視作上帝之怒甚至世界末日的預(yù)兆,作為一顆兇星根植于西方大眾文化中。
頗具諷刺意味的是,原本作為“兇星”的彗星卻在近代有力地推動了人類科學(xué)的發(fā)展。1682年一顆碩大的彗星闖入天際,這一壯觀的天象在歐洲因此廣泛的社會恐慌,但這一氛圍之下,牛頓卻與好友哈雷興致盎然地對這顆彗星的運行規(guī)律進(jìn)行探討。牛頓向哈雷詳細(xì)介紹了他如何用自己發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律測算出該彗星的橢圓形軌道,這種方法讓哈雷大為驚奇,他隨后資助牛頓將他的理論寫成《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書,作為“彗星發(fā)燒友”的哈雷還通過檢視過去三百年間的彗星紀(jì)錄,運用牛頓引力定律,推測1682年出現(xiàn)的彗星,與1531年和1607年彗星應(yīng)為同一顆,其運行周期大約是76年,并大膽預(yù)測76年后,這顆彗星將重現(xiàn)天空!76年后的1758年,哈雷的預(yù)言果然應(yīng)驗,只是仰望彗星的人群中已經(jīng)沒有了牛頓和哈雷的身影,而這顆彗星正是人類彗星觀測史的常客——哈雷彗星。
哈雷彗星的這一次回歸,不僅驗證了哈雷對彗星運行軌跡的科學(xué)預(yù)測,更對牛頓經(jīng)典力學(xué)體系提供了有力佐證。哈雷彗星的出現(xiàn)并未使災(zāi)禍降臨人間,卻間接將現(xiàn)代天體物理學(xué)的發(fā)展向前推進(jìn)了關(guān)鍵一步,從這個角度來看,這顆彗星實際上更像是人類文明的福星。
▲歐洲木刻版畫:1577年出現(xiàn)在布拉格上空的大彗星(圖片來源:蘇黎世中心圖書館)
在現(xiàn)代科學(xué)發(fā)達(dá)的今日,人類對于彗星的探索已經(jīng)相當(dāng)之深入。從地面的巡天望遠(yuǎn)鏡捕捉這些彗星的鬼魅身影,到直接發(fā)射探測器近距離觀測彗星的結(jié)構(gòu),彗星的真面目在人類的科學(xué)手段下一覽無余。哈雷彗星作為觀測樣本繼續(xù)為人類的探索事業(yè)“發(fā)揮余熱”:在1986年哈雷彗星又一次回歸時,歐空局的“喬托”號,前蘇聯(lián)的織女1號與2號,日本的彗星號與先鋒號一擁而上,爭先恐后地從近距離越過哈雷彗星,收集了關(guān)于彗核的第一手資料,研究人員們發(fā)現(xiàn),這是一顆長15公里,寬7-10公里形似花生的小天體,形成彗發(fā)和彗尾的噴射物質(zhì)主要是水、一氧化碳和甲烷等物質(zhì)的混合物,這些物質(zhì)在太陽風(fēng)的作用下從彗核的7個噴射孔噴涌而出——上千年以來被東西方文化視為兇兆之星的彗星,不過是由水冰、巖石和凍結(jié)氣體組成的普通小天體而已。
▲1986年回歸的哈雷彗星(圖片來源:britannica.com)
除了哈雷彗星外,在此后的幾十年間,人類又發(fā)射了深空-1號,“深度撞擊”、“星塵”號和“羅塞塔”號等探測器,以抵近探測、撞擊和著陸等方式對其他彗星進(jìn)行研究,人類對彗星認(rèn)知正在不斷完善。
出品:科普中央廚房
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