木星将一颗彗星困在一个奇怪的轨道上

2020-05-30 12:31:05

木星在一个奇怪的轨道上捕获了一颗来自太阳系外的冰彗星,这将使它在2063年回到距离这颗巨大行星300万公里的范围内。已知的唯一靠近太阳轨道的物体是苏梅克-利维9号彗星的碎片,它于1994年7月坠入木星云层。

一年前,美国国家航空航天局(NASA)在夏威夷的小行星搜索ATLAS项目发现了2019年的LD2,进一步的观察表明它是一颗彗星。今年春天的新观测证实了它是一颗周期性彗星,并将其轨道置于木星附近,导致拉里·德诺(夏威夷大学)于5月20日宣布,P/2019年LD2是特洛伊木马中的第一颗彗星。这个由数千颗小行星组成的家族与木星的轨道相同,但稳定地保持在木星前方或后方约60°的位置。在特洛伊小行星中发现一颗彗星是令人惊讶的,因为它们中的大多数被认为是在太阳系早期捕获的-任何冰都应该在很久以前就已经蒸发了。

然而,当业余天文学家山姆·迪恩使用喷气推进实验室太阳系动力学网站上的软件计算该彗星的轨道时,他发现P/2019 LD2最近与木星发生了近距离接触,导致其轨道不稳定。该模型显示,这颗彗星很可能是半人马彗星,属于太阳系外小行星家族的一员,其轨道延伸到土星。然后,在2017年2月17日,它经过了距离木星约1400万公里的地方,这次相遇让这颗彗星进行了一次疯狂的旅行,并将它插入了一个奇怪的类木星轨道。

然而,尽管经过木星的摆动将P/2019年LD2推入了类似木星的轨道,但它并没有移动到两个拉格朗日点中的一个附近,在这两个拉格朗日点中,木星和太阳的引力组合持有特洛伊小行星。P/2019LD2距离木星不是60°,也就是这颗巨行星轨道的六分之一,而是仅比木星高出21°。该模型预测,在两颗彗星再次开始汇聚之前,彗星将漂移到前方不超过30°。

然后,彗星将于2028年5月13日经过约1800万公里范围内。这将再次改变轨道,迪恩在小行星邮件列表上写道。这使得P/2019年LD2成为木星家族的彗星-但不是木星特洛伊木马,正如夏威夷小组现在承认的那样。冥王星项目的find_orb模型与JPL的模型给出了类似的结果。

另一位业余爱好者托尼·邓恩(Tony Dunn)也发现了类似的结果。他用自己的模型说明了轨道,显示了从木星上看到的物体的路径。

2028年的遭遇将使彗星从接近与木星1:1共振的轨道转变为接近2:3共振的轨道。但是这个轨道不会持久,因为它将使P/2019LD2走上更近距离的行星相遇的轨道。

迪恩说,从木星的角度来看,彗星在返回之前似乎会缓慢地绕太阳运行。2063年1月,它将经过距离木星约300万公里的地方,恰好在伽利略卫星的轨道之外--距离足够近,足以引起这颗彗星轨道的重大改变。

P/2019年LD2将从那里走向何方尚不清楚。冥王星计划的比尔·格雷(Bill Gray)说,轨道的不确定性足够大,使得那次相遇的结果很难预测。他说,它可能会被抛到几乎任何地方,这取决于它离木星有多近。相遇的距离越近,结果可能越戏剧性。

格雷说,另一个未知数是彗星从其表面的不同点喷出气体,很难对由此产生的非引力效应对其轨道的影响进行建模。这种效应可能会增强或减弱木星引力的影响,并可能使其转向意想不到的方向。强大的力量也可以粉碎一颗彗星,就像Shoemaker-Levy 9号在撞击之前所发生的那样。

2063年的方法应该会对一个帮助塑造太阳系的过程产生新的洞察力:小行星和太阳系的引力巨人之间的强烈相互作用。迪恩说,这一事件应该会让我们详细了解将半人马和长周期彗星转化为短周期彗星的动力学过程。到那时,我们很可能会有一些围绕木星运行的宇宙飞船,能够近距离拜访行星际访问者。这将比我们在休梅克-利维9号上看到的更好,当时碰撞本身就发生在木星一侧,地球观察者和宇宙飞船都看不见。