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太陽風中的彗星殘骸

2012/01/22 | | 標籤:

C/2011 W3 (Lovejoy)彗星引起的騷動方興未艾之際,一篇由C. J. Schrijver等人在2012年1月20日發表於科學(Science)期刊上,關於太陽風中的彗星殘骸的論文,又在天文圈吹皺一池春水。

2011年7月6日,一顆比Lovejoy彗星還小的另一顆掠日彗星—C/2011 N3(SOHO),衝入太陽大氣層,可是不若Lovejoy彗星那邊幸運,因為這顆彗星在離太陽表面僅約100,000公里之際,被太陽徹底摧毀。一切過程,都被太陽動力觀測衛星(Solar Dynamics Observatory,SDO)記錄下來(點此觀看動態影像 [Quicktime video] )。雖然之前看過眾多掠日彗星消失在太陽附近,但這是天文學家首度目睹彗星近距離越過太陽表面並消失的整個過程,讓天文學家們相當驚訝又興奮。

能夠發現這個事件的關鍵,是彗星在太陽大氣中殘留的物質數量。這顆彗星分解成多達100萬噸的帶電氣體。天文學家相信這些帶電氣體最後會混和在太陽風中,隨太陽風返回太陽系他處。論文作者之一的Dean Pesnell是哥達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center)的SDO計畫科學家,他表示:或許有機會在這些彗星殘渣通過地球附近時,偵測到這些殘餘氣體。

彗星組成成分中含有大量水冰,因此在溫度極高的太陽大氣中分解時,彗星氣體殘骸中必定含有大量氫和氧;當偵測到含有多餘氧元素的太陽風時,可能就是又有顆彗星消失在太陽大氣中的訊號。其他在彗星中含量比例較高的元素,同樣也可當作類似的指標。

彗星殘骸可能相當多。數百年前由一顆大彗星分裂的碎片而形成的克魯茲族掠日彗星(Kreutz sungrazers),大約每天就會有其中一個碎片落入太陽大氣後消失,SOHO太陽觀測衛星時常監測到這樣的彗星自殺事件。每個彗星消失事件都會製造一陣彗星氣體雲,專門監測太陽風成分的太空船有機會能偵測到這股氣體雲。

此外,SDO曾觀測到一些太陽和死亡彗星之間的異常交互作用。當C/2011 N3(SOHO)衝進熾熱的太陽日冕時,從彗核中釋出的冷氣體在數分鐘內迅及被加熱到500,000K以上,溫度高到讓它們在SDO的極紫外望遠鏡(extreme ultraviolet telescope)望遠鏡中閃耀著亮晃晃的光芒,即使明亮的太陽就在其身後也無法掩蓋。這些氣體也很快的因所謂的「電荷交換(charge exchange)」過程而被游離化,因此易受到太陽磁場的影響而被捕陷在穿越日冕的磁圈(magnetic loop)中,造成彗星離子尾在完全消失前的最終時刻,狂野地來回搖擺。

觀察這種太陽-彗星交互作用的景象,可讓天文學家更瞭解太陽大氣的熱能與磁場結構。同樣地,測量彗星殘骸得花多久時間才會通過地球附近,然後藉機測量氣體性質與組成,也是獲得更多訊息的好方法。這些天文學家相信:這些奇特的點子,必定能在SDO的幫助下達成!

資料來源:Comet Corpses in the Solar Wind[2012.01.20]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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