【博科园-科学科普】彗星进入内太阳系真是一大景观。它是由气体、尘埃、岩石和有机物组成的，而且自从45亿年前太阳系形成以来，彗星的存在基本没有变化。时不时地一些引力作用将一颗彗星踢进轨道，使它更接近太阳。
由于辐射的增加，彗星的挥发性气体和尘埃升华了表面，留下了一个长尾冰。这就是人类如何发现彗星的方法。
2015年2月8日拍摄的彗星C /2014 Q2 Lovejoy,Widefield view的假色图。图片版权：Joseph Brimacombe
事实上彗星是由业余爱好者经常发现的夜空中的物体之一。通过发现一颗彗星，你可以得到它以你的名字命名。当然许多彗星都是以机器人天文台的名字命名的，这只是机器人从事人类工作的另一种方式。
彗星的起源最初是由Gerard Kuiper在1951年提出的，当时他推测太阳系周围一定有一个巨大的气体和尘埃盘，在冥王星的轨道之外。
这条“柯伊伯带”包含了数百万的天体，它们围绕太阳运行，在彗星的引力作用下力相互碰撞。这些相互作用将柯伊伯带彗星撞向轨道，使它们靠近太阳，在那里开始出现特有的尾巴。
天文学家称这些短周期的彗星为彗星，因为它们相对经常绕太阳运行。彗星被赋予了编号和名称，天文学家可以计算出彗星何时会接近太阳和再次出现在地球的天空。
哈雷彗星，欧洲Giotto探测器所拍摄，图片版权：Halley Multicolor Camera Team, Giotto Project, ESA
著名的哈雷彗星就是一个很好的例子，但它的轨道是在1705年由爱德蒙-哈雷(Edmond Halley)计算的。每74到79年哈雷彗星就会在太阳附件划过，然后我们在地球就会看到这个神奇的天体。它上一次通过我们的地区是在1986年，直到2061年才会回来。
长周期的彗星更神秘。这些天体不知从哪里冒出来，穿过太阳系内部，或撞向太阳，然后又拉回到深空。那么它们从何而来?
荷兰天文学家Jan Oort计算出即使是在柯伊伯带之外，也必须有一个更大的冰云，在5000到100000个天文单位之间（1个天文单位是地球到太阳的距离，所以真的很遥远）。
在对数尺度上太阳系的布局，包括奥尔特云。图片版权：NASA
就像旅行者1号宇宙飞船，它是人类发射的最远和最快的航天器，但它还需要大约300年才能到达奥尔特云的边缘。
天文学家认为，在奥尔特云的偶然的引力小块会导致这些长期的彗星坠落到太阳系内部，并使它们罕见地出现。它可能需要一颗像这样成千上万甚至数百万年的彗星来完成环绕太阳的轨道，需要几十个航天器来进行重复观察。
看看这张由哈勃太空望远镜拍摄的彗星C /2017 K2 PANSTARRS的酷照片。这是一个很好的长周期期彗星的例子，它在太阳系45亿年的历史中第一次访问太阳系内部。
这是迄今为止发现的最暗淡、最远的彗星，它第一次出现在土星的轨道之外。彗星周围的物质云可能是冰冻的挥发性气体的升华，如氧气、氮气、二氧化碳和一氧化碳。天文学家认为它在4年前开始活跃，现在才发现它。
当它靠近太阳，变暖的时候，它就会变成一颗真正的彗星，当它坚硬的岩石水冰结构开始升华并出现彗星尾巴，应该在2022年接近太阳的时候接近太阳。
这就是为什么我们还不能探测到奥尔特云。我们几乎无法探测到土星轨道外的彗星，更不用说还有几百次了。
显然，我们的太阳并不是银河系中唯一的。这是一场由数千亿颗恒星组成的巨大漩涡，在数万年的时间里，其他恒星比我们今天看到的要更接近太阳。
欧洲航天局(European Space Agency)的盖亚宇宙飞船(Gaia)最近发布了一份最详细的恒星位置和运动地图，给我们提供了一个更好的照片，展示了我们的太阳在哪里，以及它未来将与之互动。
为了与奥尔特云相互作用，天文学家已经计算出恒星需要在大约6.5光年的范围内，才能在引力作用下相互作用，这取决于它的质量。
图片版权：Credit: ESA / Gaia / DPAC / A. Moitinho & M. Barros, CENTRA – University of Lisbon.
根据盖亚宇宙飞船收集的数据，天文学家绘制出在未来500万年左右的时间里银河系附近30万颗恒星的运动。在这些恒星中，97将在距太阳15光年的范围内，而16颗将会接近于6.5光年。其中最有趣的是Gliese 710。在130万年的时间里，它离太阳不到2.5光年，穿过奥尔特云。
Gliese 710的质量大约是太阳的60%，它的速度大约是恒星掠过太阳系时的一半。这意味着它将会逗留很长一段时间，将彗星推向其质量，并将彗星的阵雨送入太阳系。
把观测的彗星收集起来平均来看，就像一个恒星在每5万年左右的时间里经过15光年的距离。这一点很重要，因为彗星撞击可能是地球上过去灭绝事件的一个原因。通过追踪我们地区的恒星运动，天文学家可以尝试将过去的事件与恒星撞击奥尔特云的时间相匹配，并预测未来的事件。
我们能到达奥尔特云并探索它吗？几年前有人提议建立一个太空观测站，以观察与奥尔特云一样遥远的物体。被称为Whipple任务，它将在太阳地球L2点轨道运行，并以广阔的视野观察天空。
它将尝试在距离更远的恒星前方一公里处的物体小到一公里的情况下探测过渡事件。从理论上讲该任务将能够发现这些过渡到22000个天文单位或近半光年。
Whipple任务将如何看到一个类地行星。图片版权：Geoffrey A. Landis
另一个有趣的想法被称为“聚焦任务”，它包括将一个太空望远镜发送到距离太阳550光年远的地方。在这一点上，望远镜可以利用太阳本身的引力作为一个巨大的透镜，把光线从更远的物体中聚焦。
实际上需要更远，在550个天文单位里阳光会淹没太空望远镜可能会看到的任何东西。相反它需要走到距离地球2000多个天文单位的距离，当聚焦到太阳的时候，它就会变成一个爱因斯坦环。
能用这样的望远镜做什么？如果一个系外行星在太阳的后面，完美的排列，就可以在35光年之外的世界上解决小到1公里的特征。像这样的望远镜给了我们一个很好的理由去探索和探索奥尔特云。
盖亚飞船仍在努力收集数据，天文学家预计将于2018年4月再发射一次大规模的数据。随着时间的推移，宇宙飞船将绘制出银河系中10亿颗恒星的位置和运动。
你想在夜空中看到一颗看得见的彗星？
知识：科学无国界，博科园-科学科普
作者：Fraser Cain
来自：Universe Today
编译：中子星
审校：博科园
