Ugrás a tartalomhoz

CSILLAGÁSZATI FÖLDRAJZ

Dr. Gábris Gyula, †dr. Marik Miklós, dr. Szabó József

NEMZETI TANKÖNYVKIADÓ

AZ ÜSTÖKÖSÖK (KOMÉTÁK)

AZ ÜSTÖKÖSÖK (KOMÉTÁK)

Az égbolt csillagai között időnként apró, ködszerű folt jelenik meg. A folt eleinte csak a nagyobb távcsövekkel fedezhető fel, később azonban fényessége és kiterjedése is nő, s lassanként már szabad szemmel is láthatóvá lesz.

„Jön az üstökös!” – mondja ilyenkor az égboltot figyelő emberiség már ősidők óta (42. kép). Az üstökösök az ég leggyorsabban és legfeltűnőbben változó objektumai közé tartoznak, így érthető az irántuk megnyilvánuló széles érdeklődés. Olykor a fél égboltot is átívelő hosszú csóvájuk riadalmat is keltett a jelenség természetét nem ismerő régebbi korok népei körében. A néhány hónap múlva elhalványuló, majd eltűnő üstökösök azonban mindig úgy távoztak, hogy semmiféle bajt nem hoztak a Földre és az emberiségre.

A korábban csupán a Földről vizsgált üstökösökre vonatkozó ismereteink 1986-ban lényegesen bővültek, mert az ekkor visszatért Halley-üstököst – illetve közvetlen környezetét – öt űrszonda is meglátogatta.

42. kép. Üstökös fényképe

Az üstökösök felépítése

Az üstökös három fő részből áll. Tömege csaknem teljesen a magban összpontosul. A magot egy ködszerű, ritka gázburok és poranyag veszi körül. Ez az üstök vagy kóma, amit a maggal együtt az üstökös fejének is hívnak. A fejből kilövelt gázsugarak (és por) képezik a hosszú csóvát.

A mag az üstökös állandó jellegű része. A másik két tagjának időlegesen látható anyaga is a magból származik. A mag méretei kozmikus értelemben igen kicsinyek. Átmérője 10 km körüli (a Halley esetében 16 × 8 × 8 km), s mivel egyetlen olyan égitest mozgására sem gyakorol perturbáló hatást, amelynek közelében elszáguld (ugyanakkor a bolygók jelentősen befolyásolják pályáját), nyilvánvaló, hogy tömege is jelentéktelen.

A mag összetételére és szerkezetére vonatkozóan eddig Whipple elmélete volt a legelfogadottabb. Eszerint a mag jégbe ágyazott apró (10–4 cm-től 1 cm-ig) meteordarabok tömegéből áll („piszkos hógolyó”). A jég részben vízjég, ezenkívül CO2, HCN stb. jege is megtalálható benne. A nem illó részek a szenes kondritokra (lásd meteorok) hasonlítanak. Az 1986-os űrszondák méréseinek előzetes értékelése alapján, ezt a képet úgy lehet pontosítani, hogy a mag felszínét koromfekete porózus szenes anyag borítja, amelynek résein át a Nap felé forduló oldalon elpárolog a belső szennyezett jég. A párolgó anyag port is visz magával a magból, a porszemek egy része azonban visszaesik, és így apríthatja a magban maradt részeket.

Az üstökösmag párolgása a Naphoz közeledve indul meg. Először a CO2 szublimációja kezdődik, mintegy 3 CsE távolságban, majd másfél csillagászati egységnyire a vízjég párolgása is megkezdődik. A Giotto-űrszonda 1986-os fényképei szerint a Halley-üstökösből kiáramló anyag nem a mag teljes felületéről, hanem néhány jól azonosítható részéből indul sugárnyalábok (jetek) formájában. Így jön létre a második összetevő, az üstök.

Az üstök: a magból elpárolgott jég és a kiáramló por mintegy beburkolja a magot. Ekkor kezd az üstökös fényleni. Ennek egyrészt a megnagyobbodott felület az oka, amely több napfényt ver vissza, másrészt az üstök gázmolekulái maguk is sugározni kezdenek. Korábban főleg fluoreszcenciára gondoltak, de emellett más folyamatok is végbemennek (pl. fotodisszociáció, ütközési gerjesztés stb.). Az üstök méretei már tekintélyesek: általában néhány tízezer és néhány százezer kilométer közötti átmérők jellemzik.

A csóva: az üstökös legfeltűnőbb, legkiterjedtebb és legritkább (1–10 molekula/cm3) része – a „látható semmi”. Átlagos hossza 10–20 millió km, de megfigyeltek ennél jóval nagyobbakat is (a Donáti-üstökös csóvája 1858-ban 320 millió km hosszú volt, az 1882. évi üstökösnél pedig 900 millió km-es csóvát mértek). A hatalmas köbtartalmú csóvák tömege mindössze 10 000 t nagyságrendű, egy 10 km átmérőjű üstökösmag tömegének egymilliomod része.

A csóva az üstökből kisodródó gáz- és porrészecskékből áll. Ezek mennyisége másodpercenként néhány tonna. A Nap felé közeledő üstökös szembe találja magát a Napból áradó fénynyomással és napszéllel. E két tényező a csóva anyagát a Nappal ellentétes irányba fújja (100. ábra), így a csóva egyre jobban hosszabbodik (olykor 1 millió km-t naponta). A csóva formája lehet egyenes vagy görbült. Az egyenes csóvát ionizált molekulákból álló plazma alkotja (ioncsóva), a görbült csóvában főleg porrészecskék vannak (porcsóva). A fénynyomás annál erősebben képes hatni a csóva alakjára, minél apróbb részecskékből áll az. Ezért a finomabb szemcséket tartalmazó csóvák görbültebbek.

A csóva gázrészecskéi gerjesztett állapotban vannak, s maguk is fényt bocsátanak ki, a porszemek fénye viszont visszavert napfény.

100. ábra - Az üstökösök csóváinak helyzete a pálya perihéliumhoz közeli szakaszán

kepek/42294_1_VII_100.jpg


Az üstökösök pályái

Az üstökösök döntően a Nap tömegvonzása által meghatározott módon mozognak. Többségük a parabolától alig különböző, erősen excentrikus ellipszis alakú pályán halad. Napközelben esetleg 1 CsE-nyire is megközelítik a Napot, aféliumban viszont jelentős részük a Plútónál is jóval messzebbre kerül. Pályasíkjuk az ekliptikával a legkülönbözőbb szögeket zárhatja be. A parabola alakú üstököspályák a bolygók (főleg a Jupiter) perturbáló hatására ellipszissé vagy hiperbolává változhatnak. Ez a perturbáló hatás az oka, hogy a nagybolygók pályasugarával egyező aféliumú üstököscsaládok alakultak ki. Népes üstököscsalád mozgása köthető pl. a Jupiterhez. (Érdekes, hogy van egy olyan üstököscsoport, amelynek aféliuma 50–60 CsE távolságú, de ilyen pályasugarú bolygó – legalábbis jelenleg – nem ismert.)

Periódusuk, ill. pályáik alapján az üstökösök az alábbi csoportokba sorolhatók:

a) Rövidperiódusúak (e ≤ 0,96, a T keringési idő néhány évtized). Idetartozik az ismert üstökösök mintegy 16%-a. Ilyen pl. az Encke (T = 3,3 év) vagy a Halley-üstökös (T = 76 év). Utóbbi arról is nevezetes, hogy ez volt az első, amelynek pályáját (101. ábra) kiszámították (Halley, 1705), s ennek alapján előre meg lehetett határozni 1758. évi visszatérését. Ez az esemény így a heliocentrikus világszemlélet egyik első gyakorlati bizonysága lett.

101. ábra - A Halley-üstökös pályája

kepek/42294_1_VII_101.jpg


b) Hosszúperiódusúak (0,96 < e < 1, T = millió év nagyságrendű). Az üstökösök 21%-a sorolható ide.

c) Parabola pályájú üstökösök (e = 1) alkotják az üstökösök többségét (51%). Az ilyen üstökösök közvetlenül a Naptól 150 000–200 000 CsE-nyire lévő üstökösfelhőből, az ún. Oort-felhőből érkeznek. Pályájuk a bolygók zavaró hatására könnyen ellipszissé vagy hiperbolává alakulhat, s utóbbi esetben eltávoznak a Naprendszerből.

d) Hiperbola pályájú (e > 1) üstökösöket is nagy számban találtak; az összes üstökös mintegy 12%-a ilyen. Ezek természetesen nem térnek vissza.

Az üstökösök „élete”

Az üstökösök valószínűleg a Naprendszer határvidékén (kb. 1–1,5 fényévnyire) fekvő, már említett üstökösövezetből származnak. Magjaik itt keringenek. Mivel ebben a térségben már a szomszédos csillagok gravitációja is elég erősen érvényesül, könnyen megtörténhet, hogy egy-egy keringő tömeg kilendül pályájáról, és a Naprendszer belső térsége felé veszi útját. Hosszú útjának csak utolsó szakaszán jut olyan közel a Naphoz, hogy megindul a mag anyagának szublimációja s így a kóma- és csóvaképződés. A Naptól távolodva ez a folyamat ismét megszűnik, és csak az újabb visszatérés alkalmával kezdődik újra. Ez mindenesetre azt jelenti, hogy az üstökös minden egyes visszatérése alkalmával veszít anyagából. A veszteség főleg az illó anyagot érinti, s így a mag egy idő után már por és kődarabok halmazává zsugorodik. Az üstökös egy szokatlan pályán mozgó kisbolygóhoz lesz hasonló.

A pusztulás másik módja a felbomlás és a széthullás. Ez történt 1846-ban a Biela-üstökössel, 1965-ben az Ikeya-Szeki-vel. Magja apró meteorok sokaságára hullott szét. A Shoemaker—Levy viszont a Földről is megfigyelhető felvillanások közepette 1994-ben a Jupiternek ütközött.

Az üstökösök kutatásának újabban különös aktualitást kölcsönzött az a feltevés, amely szerint az üstökösmagok a Naprendszer fejlődésének korai szakaszából, a kezdeti szoláris köd állapotából származnak, mégpedig a szoláris köd Naptól távol lévő, főleg illókból és vízből álló, bolygókká nem tömörült részéből. Az üstökösök eszerint igen ősi kozmikus anyag reprezentánsai, s alaposabb megismerésük ezért igen fontos lenne.