彗星のボートル生存限界

ニュース速報！ そしてくそー！ 彗星C/2021O3PanSTARRSが崩壊しました

彗星の運命を予測する

これを想像してください。 天文学者は新しいものを発見します 長期彗星 内太陽系に入ります。 彼らは軌道を計算し、新しい彗星が最も内側の惑星である水星の軌道内で私たちの太陽の近くを通過することを学びます。 すべての兆候は、次のような予測を示しています–その後 近日点、または太陽に最も近い点–彗星は明るくなり、少なくとも双眼鏡で見えるほど明るくなります。 しかし、彗星は太陽の周りを通過しても生き残るのでしょうか？ どうすればわかりますか？

はっきりとはわかりません。 しかし、 1991年7月、アメリカのアマチュア天文学者 ジョン・ボルトル 彗星が近日点通過を生き残るかどうかを予測するのに役立つモデルを私たちに与えました。 それはとして知られるようになりました ボートルの生存限界 彗星のために、そして彗星を研究する人々のために、そして深宇宙からこれらのとらえどころのない訪問者を垣間見たい人々のために非常に有用なツールであり続けます。 以下のモデルについてお読みください。

ニュース速報！ そしてくそー！ 彗星C/2021O3PanSTARRSは崩壊しました彗星C/2021 O3 PanSTARRSはBortleのモデルに適合しましたか？ それについても以下で詳しく説明します。

ジョン・ボルトルがしたこと

ボートルは、1800年から1989年の間に発見された85個の彗星を調べました。すべてが太陽から0.5天文単位（AU）以内にありました。 つまり、それらは太陽から地球の距離の約半分以下の範囲内に来ました。 4人は 短周期彗星、200年以内に太陽を周回します。 他の81個の彗星は長周期彗星で、太陽を一周するのに200年以上かかりました。

それらの85個の彗星のうち、彼はそれぞれの結果に注目しました。 彼らが太陽を丸めると、16人が崩壊した。 別の6つの彗星は近日点を生き延びましたが、不安定になりました。 ほとんどがかなり薄暗くなった。 残りの彗星は近日点を生き延びました。

次に、Bortleは 絶対等級 各彗星の。 絶対等級は、彗星の真の明るさの尺度です（この場合、地球と太陽の両方から1 AUの場合の明るさ）。

ボートルは、彗星の絶対等級（1 AUでの明るさ）との間に相関関係があることを発見しました。 近日点 距離（太陽に最も近い点）。 彼は、本質的に暗い彗星は、太陽の近くの接近した通路を生き残れないことを発見しました。 より明るい彗星は、その近日点距離で生き残る可能性があります。 しかし、太陽から同じ距離にあるかすかな彗星は崩壊します。

ボートルの生存限界

ボートルはこのための公式を導き出しました。 彗星がこの計算された大きさよりも明るい場合、それは生き残る可能性がありました。 計算された光度よりも暗い場合は、近日点を超えて生き残れない可能性が少なくとも70％ありました。

式は次のとおりです。近日点を生き残るためには、絶対等級が近日点距離の7.0+6倍よりも明るくなければなりません。

天文学的には：

H10 = 7.0 + 6q、ここでH10は絶対等級、qは天文単位での近日点距離です。

これは、 ボートルの生存限界、または単に ボートルリミット。 よく知られているものと混同しないでください ボートルスケール、夜空の暗闇を測定するためにアマチュア天文学者によって広く使用されています。

サングレイザーと周期彗星

サングレーザー彗星 –来るもの 極めて 実際に太陽に当たることなく太陽に近い–ジョン・ボルトル彗星が研究した彗星と同じカテゴリーにはありません。 多くの小さなサングレーザー彗星は崩壊します。 そして、大きなものはバラバラになり、数百年で戻ってくる傾向があります。

ジョン・ボルトルはまた、短周期彗星が長周期彗星とは異なる振る舞いをすることを発見しました。 それらはBortleの生存限界をはるかに下回る可能性がありますが、それでも生存します。

Bortleの式を更新する

2019年、 ズデネク・セカニーナ、カリフォルニア州パサデナにあるNASAのジェット推進研究所の研究科学者は、Bortleの公式を更新および改良しました。 彼は、Bortleは、1801年から1989年の間に彗星について入手可能な最良のデータを使用していましたが、天文学者が現在利用できる種類の高品質の彗星軌道計算にアクセスできなかったと指摘しました。

その後、セカニーナは2000年から2017年の間に発見された彗星を調べました。 彼の2019年5月の研究はここにあります。 彼は、高品質の軌道と近日点距離が1.0AU以下の48個の彗星になりました。 これらの彗星の軌道は非常によく決定されていたので、3つのクラスに分けることができました。

– 20個は、はるか遠くから発生したオールトの雲彗星でした。 ほとんどの場合、これまで太陽の近くを訪れたことはありませんでした。 セカニーナは、オールトの雲彗星の半分が近日点を生き延びたことを発見しました。 残りの半分は失敗し、Bortleの生存限界に基づいて予想されるよりも多くなりました。

–5つの彗星の公転周期は150、000〜100、000年でした。 5つのうち4つは、近日点通過を生き延びました。

–そして23個の彗星の公転周期は2、000年から50、000年でした。 これらの彗星は、以前は内太陽系にあった可能性があります。 23個の彗星のうち20個は、近日点を生き延びました。これは、ボートルの生存限界によって予測されたものよりも多くなっています。

研究の結論は、彗星の起源も生存確率と関係があり、新しい彗星は古い彗星よりも高い割合で失敗するということです。

私の核を強調しないでください！

なぜ初めての彗星は 崩壊する可能性が高い すでに1回以上太陽を回っている彗星よりも？

答えは内にあるように見えます 核、またはコア、オールトの雲彗星。 それらは、他の長周期彗星とは太陽の近くでの振る舞いが劇的に異なります。 オールトの雲彗星は、近日点通過の数週間前に崩壊し始める可能性があります。 それらは、通常、しかし常にではないが、短い再燃の後に突然の核凝縮の喪失を起こすかもしれない。 そして、オールトの雲彗星は、貧弱な塵の生産者であることが知られています。

これらの彗星が近日点に近づくと、太陽からの熱が近日点につながります 昇華 氷の。 言い換えれば、彗星の氷は、液体状態を通過することなく、固体から気体に変化します。 そして、この昇華プロセスは熱を吸収し、彗星の核表面が熱くなるのを防ぎます。 彗星が太陽から約1AUに近づくと、彗星は氷を使い果たし始め、その明るさの傾向は減少し、失速することさえあります。 増加する太陽熱は、熱膨張と熱応力で核にストレスを与え始めます。 これは核の崩壊を引き起こします。

ほこりの多い彗星は、ほこりの少ない彗星よりも、この試練を乗り切るのに適しています。 そして、前述のように、ほとんどのOort彗星はほこりが少ないです。

最近の彗星の失敗を見てください

2020年の夏にC/2020 F3彗星（NEOWISE）が私たちの空を飾る前に、その年には非常に明るくなると予想された他の2つの彗星がありました。 両方とも失敗しました。

1つは2019年12月28日に発見されたC/2019 Y4彗星（ATLAS）で、非常に明るい彗星になると期待されていました。 しかし、その絶対等級（9.7）は、Bortle Survival Limit（8.5）よりも弱かった。 公転周期は4,800年で、以前はここにありました。 2020年3月上旬に急激に明るくなり、その後、明るくなる割合が減少しました。 2020年3月22日に崩壊し始めました。これは、急速なガス放出により、原子核が崩壊するまでそのスピン速度を加速させたためと思われます。 The ハッブル宇宙望遠鏡 画像は多くの断片を示しています。

その後、2020年3月25日に発見されたC / 2020 F8彗星（SWAN）が登場しました。これも明るい彗星になると期待されていました。 オールトの雲を起源とするこの彗星は、2020年5月27日に0.43AUで近日点を通過すると予想されていました。 ボートルの生存限界は9.6ですが、この彗星は約8.5で、生き残るのに十分な明るさ​​でした。 これに対抗するのは、それがオールトの雲彗星であるということです。 5月初旬、太陽から約0.7 AUで、崩壊しました。 太陽に向かって走るオールトの雲彗星であるため、上記のセカニーナと同じ運命をたどったようです。 それは氷を使い果たし、これは核にストレスを与えました。

レナード彗星C/2021 A1（レナード彗星）は近日点通過の2か月後に崩壊しました。 オールトの雲彗星ではありませんでしたが、ここに来てから80、000年になります。 今では、核が数週間前に崩壊していたようです。 ボートルサバイバルリミットを乗り切るのに十分な明るさ​​でしたが、他の要因、おそらく回転のスピードアップや12月中旬の金星の通過が核にストレスを与えました。

アイソン彗星（C / 2012 S1）は、2013年11月28日の近日点距離が0.012AUと非常に短いオールトの雲彗星でした。 その存続可能性に反する2つの要因がありました：それはオールトの雲からのものであり、その絶対等級はボートル生存限界よりわずかに小さかったです。 太陽を丸めると崩壊した。

2011年のエレーニン彗星C/2010 X1（エレーニン彗星）も、太陽に最も近い場所を通過した後、崩壊しました。 近日点。

C / 2021 O3（PanSTARRS）はBortleのモデルに準拠しましたか？

C / 2021 O3彗星（PanSTARRS）は、これまでのところ2022年で最も彗星になっている彗星でした。 4月の近日点通過後、彗星は両眼の視程まで明るくなることが期待されていました。 代わりに、近日点通過で崩壊しました。 この彗星はボートルのモデルに適合しましたか？ アイソン彗星と同様に、C / 2021 O3（PanSTARRS）はオールトの雲から来ました。 その絶対等級は10.0でした…Bortleの生存限界（8.7）によって要求されるものよりも暗いです。

ですから、そうです–世界中のスカイウォッチャーの失望に–それはモデルに適合し、現在はなくなっています！

結論：天文学者は失敗した彗星からさえ学びます。 ボートルの生存限界は、彗星が近日点を生き残るかどうかについての予測を与えてくれます。