Üstökösök

Mind az üstökösök, mind a meteorok csak "vendégei" égboltunknak, de látványos megjelenésük nagy feltűnést kelt. Az üstökösök olyan égitestek, amelyek külsejükben lényegesen felülmúlják a saját jelentéktelenségüket. Az üstökösök félelmetes alakjukkal, szabálytalan feltűnésükkel és különös pályájukkal a szabad szemmel megfigyelhető leglátványosabb égitestek.

A legtöbb ókori csillagász légköri jelenségnek, a Föld "kipárolgásainak" vélte az üstökösöket. Egészen 1557-ig nem jöttek rá arra, hogy ezek az égitestek a Hold mögött járnak. Abban az évben ugyanis feltűnt egy üstökös, amelyet Tycho Brahe megvizsgált és megállapította, hogy a csillagokhoz viszonyított helyzete Európa minden pontjáról vizsgálva ugyanaz. Az üstökösöket elsőként egy angol csillagász, Edmund Halley tekintette olyan, a Nap körül keringő égitesteknek, amelyek Newton gravitációs törvénye által megszabott pályákon keringenek.

Az üstökösök kisebb, porból és jégből álló égitestek, amelyek legjobban egy "piszkos hógolyóhoz" hasonlíthatók. Ebbe a néhány kilométer (1 km - 100 km) átmérőjű jégrögbe szilikátpor-részecskék és nagyobb kőzetdarabok ágyazódtak be.

Fantáziarajz a Tempel1 üstökösz megközelítő Deep Impact szondáról. A képen jól látható az üstökös laza szerkezete a kiáramló anyagfelhőkkel.

Az üstökösök az égi mechanika törvényei szerint kúpszeleteken keringenek a Nap körül. Az üstököspályákra a bolygók és kisbolygók pályáival szemben jellemző a nagy excentricitás.

Miközben az üstökösök közelednek a perihéliumhoz, az óriásbolygók pályáikat perturbálják. Nyugodtan mondhatjuk, hogy az üstökösök általában a Naprendszerhez tartoznak, de az elszenvedett perturbációk hatására egy részük elhagyhatja a Naprendszert. Egyébként a Nap közelében elhaladó üstökösöket főként a Jupiter és a Szaturnusz térítheti el eredeti pályájukról, így jönnek létre a hiperbolikus üstökösök. A perturbációk mértékéről képet kaphatunk a Brookes-2 üstökös kapcsán: keringésideje 1896-ban a Jupiter mellett elhaladva a korábbi 29,2 évről 7,07 évre változott.

Amikor az üstökösöket felfedezik, csupán halvány fényfoltok, lényegesen kisebbek mint a telihold. Amint a nagyobb üstökösök megközelítik a Napot, fokozatosan fényes csóvát "eresztenek", amely a ködös középponti testtől óriási távolságokig nyúlhat.

A SOHO Napkutató szonda felvételein gyakran fedeznek fel üstökösöket a nap közelében. A kisebb beszúrt képen a felfedezett üstökös kinagyított képe látható.

A szabad szemmel is fényesnek tűnő üstökös ugyan ritka, évente mégis átlagosan 20 - 30 üstökös felfedezésével lehet számolni. Egyes csillagászok vélekedése szerint a friss üstökösök időről időre a hatalmas úgynevezett Oort-féle felhőből kerülnek a belső Naprendszerbe. A felhő 40 - 50000 CSE-nyire van a Naptól és több száz milliárd potenciális üstököst foglal magába.

Az üstökösök legtöbbször csak akkor válnak láthatóvá amikor a Naprendszer belső tartományába jutnak el, tehát legalább a Jupiter pályáján belülre.

Mag

Amikoraz üstökös még nagy távolságra van a Naptól, egyetlen szilárd testet képez, amelyet magnak nevezünk.

Ilyenkor a mag amely csak a Nap fényét reflektálja még oly halvány, hogy a Földről nézve rendszerint nem látható. A mag tömege igen kicsi, 10e13 - 10e17 kg között van. A mag tömegének maximális értékét olyankor lehetett megbecsülni, amikor az üstökös egy kisebb égitest pl. egy Jupiter-hold mellett haladt el, annak mozgásában semmiféle kimutatható perturbációt nem okozott. A mag átmérője 1 - 100 km között váltakozhat.

Kóma

Amikor a jégmag 3 CSE távolságon belül megközelíti a Napot, a napsugárzás hatására elpárolgó gázokat a kis tömegű mag gravitációs vonzása nem tudja megtartani, így azok folyamatosan kiáramlanak a bolygóközi térbe, de egy részük légkör formájában körülveszi a magot, ez a kóma. A napsugárzás hatására a kómát alkotó gázmolekulák egyszerűbbekké vagy atomokká disszociálnak, eközben gerjesztődnek is. Nemcsak a gázok gerjesztett fényét, hanem a magból kiszabadult részecskék reflexiós fényét is lehet észlelni.

A Borrelly üstökösről a DS1 szonda által készített hamisszínes felvételen jól látszik a kóma szerkezete és az üstököst körülvevő por.

A kómának van tehát porkomponense. A kóma nagysága függ az üstökös gáztartalékaitól és a Naptól való távolságtól. Mérete elérheti az egymillió kilométert. A kóma hidrogénkomponense akár 10-szer akkora is lehet. Egy fényesebb üstökös magja másodpercenként akár 100 tonna anyagot is veszíthet, úgyhogy az üstökös teljes szétoszlása előtt csak néhány ezer napközeli átmenetet élhet túl. A kóma sűrűsége roppant kicsi 10000 -1000000 részecske/cm3.

Csóva

Amikor az üstökös 1,5 - 2 CSE-re megközelítette a Napot a napszél is kifejti hatását a kóma gázaira. A Napból kiáramló, elektromosan töltött részecskék magukkal ragadják a kómából a gázrészecskéket és így jön létre a csóva, amely ezek szerint a Nappal ellentétes irányú. Nem minden üstökösnek van csóvája. Hosszú és erős csóvák akkor képződnek, ha az üstökösnek gazdag gáztartalékai vannak, és a Naptól való távolság kicsinnyé válik. A csóva hossza 100 millió km is lehet.

Az animáción látható ahogyan az üstökös csóvája fokozatosan kialakul, majd újra eltűnik Napkörüli pályán történő keringése során.

A csóva formája sokféle lehet, mégis két alapvető csoportba oszthatjuk őket:
I. típus: meglehetősen egyenes csóva, amely a Nappal ellentétes irányban, pontosan az üstökös-Nap irányban helyezkedik el. (ioncsóvának vagy gázcsóvának is nevezik) Az ioncsóva sűrűsége még a kómáénál is kisebb.
II. típus: görbült csóva, esetenként egyidejű kapcsolatban az I. típussal. Színképe folytonos, ami a fénynek mikroszkopikus méretű porszemcséken való szóródására utal. (porcsóvának is nevezik) A kómából a csóvába áramló gázok által kiragadott szilárd porrészecskéket tartalmazó csóva, a porcsóva rendszerint rövidebb mint az ioncsóva, nem mutat annyi részletet sem ugyanakkor gyakran elgörbül. Alakját elsősorban a sugárnyomás határozza meg.
Néha ez a porcsóva elválik az ioncsóvától.

Bár ritkán, de előfordulhatnak ellencsóvák is. Ekkor egy porrétegről van szó, amely az üstököspálya síkjában terül el. Ha a Föld az üstökös pályasíkjának közelében helyezkedik el, akkor ennek a rétegnek éppen az élére látunk, így az egy finom sugár formájában láthatóvá válik. Ferde ránézési szög esetén viszont a réteg felületi fényessége oly kicsiny, hogy már nem tűnik elő.

A Hale-Bopp-üstökös kék színű, egyenes csóvája az ioncsóva, a szétterülő, kissé elhajló, sárgás színű pedig a porcsóva.

A csóvák alakjában a Naprendszerben meglevő, kiterjedt mágneses térnek is szerepe van. Ezzel magyarázhatók a néha dugóhúzószerűen csavarodott üstököscsóvák.

A keringésenként bekövetkező tömegvesztésről (a Halley-üstökösnél az űrszondák mérései szerint 0,03%) szerzett adatokból adódik az a meglepő felismerés, hogy a feltűnő üstökösök közül sokan még nem lehetnek túl öregek. Ugyanez a tömegveszteség az Encke üstökösnél 0,2%. Az Encke üstökös rendkívül rövid periódusú objektum, és teljes mértékben a Jupiter pályáján belül van. Ennek ellenére az üstökös a gyenge fénye miatt nem mindig látható. Valószínűleg az Encke üstökösből néhány évszázad után nem sok minden marad meg.

Az üstökösök megfigyelése révén gazdagabbá váltak a megfigyelő csillagászoknak a fogyatkozásokra és a bolygómozgásokra vonatkozó ismeretei. A ködök tanulmányozása azonban teljesen alkalomszerű volt, s az 1770 előtti ködfoltokra vonatkozó megfigyelések csupán az üstökös-megfigyelések melléktermékei voltak.

1784-ben Charles Messier és Pierre Mechain egy listát tett közzé. Ez 103 olyan ködfoltot tartalmazott, amelyeket a megelőző három évtizedben fedeztek fel az üstökösvadászok. A lista további kutatások kiindulópontja lett. Ezek a kutatások nyitották meg a Tejútrendszer szerkezetére vonatkozó mélyebb ismereteink sorát, és továbbvezettek az extragalaxisok felé. Nehéz mutatni még egy ilyen szerényen közzétett, de annál nagyobb jelentőségű munkát. Messier és Mechain minden kommentártól tartózkodott, csupán a ködök és halmazok helyeit és ezek rövid leírását adta.

Messier élete nyugodtabb szakaszaiban üstökösvadászattal foglalkozott. XV. Lajos szerint "üstökösnyomozó" volt. Katalógusát 110 elemre kiegészítve ma is használják.

A benne felsorolt objektumok katalógusjele: M pl. M1 azaz a Rák-köd (a képen).

Felhasznált irodalom