Για να εκτιμήσετε πραγματικά τις τροχιές των κομητών, βοηθά στην κατανόηση των πλανητικών τροχιών. Παρόλο που δεν υπάρχει έλλειψη διαθέσιμου χώρου γύρω από τον ήλιο, όλοι οι πλανήτες περιορίζονται σε μια αρκετά λεπτή ταινία, και κανένας από αυτούς, εκτός από τον Πλούτωνα, απομακρύνεται περισσότερο από μερικούς βαθμούς έξω από αυτό.
Η τροχιά ενός κομήτη, από την άλλη πλευρά, μπορεί να έχει μεγάλη γωνία κλίσης σε σχέση με αυτήν τη ζώνη και μπορεί ακόμη και να περιστρέφεται κάθετα σε αυτήν, ανάλογα με το πού προέρχεται. Αυτό είναι ένα από τα πολλά ενδιαφέροντα γεγονότα του κομήτη.
Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο του Κέπλερ, όλα τα αντικείμενα περιστρέφονται γύρω από τον ήλιο σε ελλειπτικά μονοπάτια. Οι τροχιές των πλανητών, εκτός από τον Πλούτωνα, είναι σχεδόν κυκλικές, όπως και αυτές των αστεροειδών και παγωμένων αντικειμένων στη ζώνη Kuiper, η οποία βρίσκεται ακριβώς πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα. Οι κομήτες που προέρχονται από τη ζώνη Kuiper είναι γνωστοί ως κομήτες μικρής περιόδου και τείνουν να παραμένουν στην ίδια στενή ζώνη με τους πλανήτες.
Οι κομήτες μεγάλης περιόδου, που προέρχονται από το σύννεφο Oort, που βρίσκεται πέρα από τη ζώνη Kuiper και στα περίχωρα του ηλιακού συστήματος, είναι ένα διαφορετικό θέμα. Οι τροχιές τους μπορεί να είναι τόσο ελλειπτικές που οι κομήτες μπορούν να εξαφανιστούν εντελώς για εκατοντάδες χρόνια. Οι κομήτες πέρα από το σύννεφο Oort μπορούν ακόμη και να έχουν παραβολικές τροχιές, πράγμα που σημαίνει ότι εμφανίζουν μία μόνο εμφάνιση στο ηλιακό σύστημα και δεν επιστρέφουν ποτέ ξανά.
Καμία από αυτές τις συμπεριφορές δεν είναι μυστηριώδης μόλις καταλάβετε πώς πρώτοι υπήρχαν πλανήτες και κομήτες. Όλα έχουν να κάνουν με τη γέννηση του ήλιου.
Όλα ξεκίνησαν σε ένα σύννεφο σκόνης
Η ίδια διαδικασία της γέννησης των αστεριών που οι επιστήμονες σήμερα μπορούν να παρατηρήσουν ότι συμβαίνει στο Νεφέλωμα του Ωρίωνα συνέβη στην περιοχή μας γύρω από το σύμπαν πριν από περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια. Ένα σύννεφο διαστημικής σκόνης, που αιωρείται άνευ ραφής στην απέραντη ανυπαρξία, άρχισε σταδιακά να συστέλλεται υπό τη δύναμη της βαρύτητας. Σχηματίστηκαν μικρές συστάδες και συγκολλήθηκαν μεταξύ τους, σχηματίζοντας μεγαλύτερες συστάδες που κατάφεραν να προσελκύσουν ακόμη περισσότερη σκόνη.
Σταδιακά, ένα από αυτά τα σμήνη κυριαρχούσε, και καθώς συνέχισε να προσελκύει περισσότερο υλικό και να μεγαλώνει, τη διατήρηση της γωνιακής ορμής το προκάλεσε να περιστραφεί, και όλο το θέμα γύρω του σχηματίστηκε σε δίσκο που περιστράφηκε στο ίδιο κατεύθυνση.
Τελικά, η πίεση στον πυρήνα του κυρίαρχου σμήνους έγινε τόσο μεγάλη που αναφλέχθηκε, και η εξωτερική πίεση που δημιουργήθηκε από τη σύντηξη υδρογόνου εμπόδισε την αύξηση της ύλης. Ο νέος μας ήλιος είχε φτάσει στην τελική του μάζα.
Τι συνέβη σε όλα τα μικρότερα σμήνη που δεν είχαν παγιδευτεί στο κεντρικό; Συνέχισαν να προσελκύουν το θέμα που ήταν αρκετά κοντά στις τροχιές τους, και μερικά από αυτά εξελίχθηκαν σε πλανήτες.
Άλλες, μικρότερες συστάδες, στην άκρη του περιστρεφόμενου δίσκου, ήταν αρκετά μακριά για να αποφύγουν πιάστηκαν στο δίσκο, αν και εξακολουθούσαν να υφίστανται αρκετή βαρυτική δύναμη για να τους κρατήσουν τροχιά. Αυτά τα μικρά αντικείμενα έγιναν νάνοι πλανήτες και αστεροειδείς, και μερικά έγιναν κομήτες.
Οι κομήτες δεν είναι αστεροειδείς
Η σύνθεση των κομητών είναι διαφορετική από αυτή των αστεροειδών. Ενώ ένας αστεροειδής είναι κυρίως βράχος, ένας κομήτης είναι ουσιαστικά μια βρώμικη χιονόμπαλα γεμάτη με τσέπες διαστημικού αερίου.
Ένας μεγάλος αριθμός αστεροειδών βρίσκεται στον αστεροειδή ιμάντα ανάμεσα στις τροχιές του Άρη και του Δία, που είναι επίσης το σπίτι του νάνου πλανήτη Ceres, αλλά και σε τροχιά στα περίχωρα του ηλιακού Σύστημα. Οι κομήτες, από την άλλη πλευρά, τείνουν να προέρχονται αποκλειστικά από τη ζώνη Kuiper και πέρα.
Ένας κομήτης που απέχει πολύ από τον ήλιο είναι σχεδόν αδιάκριτος από έναν αστεροειδή. Όταν η τροχιά του τον φέρνει κοντά στον ήλιο, η θερμότητα εξατμίζει τον πάγο και ο ατμός επεκτείνεται για να σχηματίσει ένα σύννεφο γύρω από τον πυρήνα. Ο πυρήνας μπορεί να βρίσκεται σε απόσταση λίγων χιλιομέτρων, αλλά το σύννεφο μπορεί να είναι χιλιάδες φορές μεγαλύτερο, κάνοντας τον κομήτη να φαίνεται πολύ μεγαλύτερο από ό, τι είναι στην πραγματικότητα.
Η ουρά ενός κομήτη είναι το πιο καθοριστικό χαρακτηριστικό του. Μπορεί να είναι αρκετά μεγάλο για να εκτείνεται η απόσταση μεταξύ της Γης και του ήλιου, και πάντα δείχνει μακριά από τον ήλιο, ανεξάρτητα από την κατεύθυνση που ταξιδεύει ο κομήτης. Αυτό συμβαίνει επειδή δημιουργείται από τον ηλιακό άνεμο, ο οποίος φυσά αέριο μακριά από το σύννεφο ατμών που περιβάλλει τον πυρήνα.
Γεγονότα κομήτη: Δεν προέρχονται όλοι από εδώ
Οι κομήτες μεγάλης περιόδου μπορούν να έχουν πολύ ελλειπτικές τροχιές που μπορεί να είναι τόσο εκκεντρικές που η περίοδος μεταξύ των θεάσεων από τη Γη μπορεί να είναι περισσότερο από μια ζωή. Ο δεύτερος νόμος του Kepler υπονοεί ότι τα αντικείμενα κινούνται πιο αργά όταν βρίσκονται πιο μακριά από τον ήλιο από ό, τι όταν είναι κοντά σε αυτόν, οπότε οι κομήτες τείνουν να είναι αόρατοι πολύ περισσότερο από ό, τι είναι ορατοί. Ωστόσο, ανεξάρτητα από το πόσο καιρό διαρκεί, ένα αντικείμενο σε τροχιά επιστρέφει πάντα, εκτός αν κάτι το χτυπά από την τροχιά του.
Ωστόσο, ορισμένα αντικείμενα δεν επιστρέφουν ποτέ. Προέρχονται από φαινομενικά πουθενά, ταξιδεύουν με ασυνήθιστες ταχύτητες σε περιστρεφόμενα σώματα, κινούνται γύρω από τον ήλιο και πυροδοτούνται στο διάστημα. Αυτά τα αντικείμενα δεν προέρχονται από το ηλιακό σύστημα. προέρχονται από το διαστρικό διάστημα. Αντί για ελλειπτική τροχιά, ακολουθούν μια παραβολική πορεία.
Το μυστηριώδες αστεροειδές σε σχήμα πούρου «Oumuamua» ήταν ένα τέτοιο αντικείμενο. Εμφανίστηκε στο ηλιακό σύστημα τον Ιανουάριο του 2017 και εξαφανίστηκε ένα χρόνο αργότερα. Ίσως ήταν ένα UFO, αλλά πιθανότατα, ήταν ένα διαστρικό αντικείμενο που προσελκύθηκε στον ήλιο αλλά κινείται πολύ γρήγορα για να πηδήξει σε τροχιά.
Μια μελέτη περίπτωσης: Ο κομήτης του Χάλλεϋ
Ο κομήτης του Halley είναι ίσως ο πιο γνωστός από όλους τους κομήτες. Ανακαλύφθηκε από τον Edmund Halley, έναν Βρετανό αστρονόμο που ήταν φίλος του Sir Isaac Newton. Ήταν το πρώτο πρόσωπο που ισχυρίστηκε ότι οι παρατηρήσεις κομήτη το 1531, το 1607 και το 1682 ήταν όλοι του ίδιου κομήτη, και προέβλεψε την επιστροφή του το 1758.
Αποδείχθηκε σωστά όταν ο κομήτης έκανε μια εντυπωσιακή εμφάνιση τη νύχτα των Χριστουγέννων το 1758. Αυτό το βράδυ, δυστυχώς, 16 χρόνια μετά το θάνατό του.
Ο κομήτης του Χάλλεϋ έχει περίοδο μεταξύ 74 και 79 ετών. Η αβεβαιότητα οφείλεται στις βαρυτικές επιρροές που συναντά κατά μήκος της - ιδιαίτερα στον πλανήτη Αφροδίτη - και σε ένα εγγενές σύστημα προώθησης που διαθέτουν όλοι οι κομήτες. Όταν ένας κομήτης όπως ο κομήτης του Halley πλησιάζει τον ήλιο, οι τσέπες αερίου στον πυρήνα επεκτείνονται και πυροβολούν αδύναμα σημεία στον πυρήνα, παρέχοντας ώθηση που μπορεί να την ωθήσει προς οποιαδήποτε κατεύθυνση και να δημιουργήσει διαταραχές σε αυτήν τροχιά.
Οι αστρονόμοι έχουν χαρτογραφήσει την τροχιά του κομήτη του Χάλλεϋ και το βρήκαν πολύ ελλειπτικό, με εκκεντρικότητα σχεδόν 0,97. (Εκκεντρικότητα σε αυτήν την περίπτωση σημαίνει πόσο επιμήκη ή γύρω από μια τροχιά είναι? όσο πιο κοντά στο μηδέν η εκκεντρότητα, τόσο πιο στρογγυλή είναι η τροχιά.)
Λαμβάνοντας υπόψη ότι η τροχιά της Γης έχει εκκεντρότητα 0,02, γεγονός που την καθιστά σχεδόν κυκλική και ότι η εκκεντρότητα της τροχιάς του Πλούτωνα είναι μόνο 0,25, η εκκεντρότητα του κομήτη του Χάλλεϋ είναι ακραία. Στο Αφύλιο, βρίσκεται πολύ έξω από την τροχιά του Πλούτωνα, και στο περιήλιο, απέχει μόλις 0,6 AU από τον ήλιο.
Ενδείξεις προέλευσης κομήτη
Η τροχιά του κομήτη του Χάλεϊ δεν είναι απλώς εκκεντρική, αλλά είναι επίσης κεκλιμένη στους 18 μοίρες σε σχέση με το επίπεδο της εκλειπτικής. Αυτό είναι απόδειξη ότι δεν σχηματίστηκε με τον ίδιο τρόπο που σχηματίστηκαν οι πλανήτες, παρόλο που μπορεί να έχει συνενωθεί την ίδια στιγμή. Θα μπορούσε ακόμη και να είχε τις ρίζες του σε ένα άλλο μέρος του γαλαξία και απλώς να πιάστηκε από τη βαρύτητα του ήλιου καθώς περνούσε.
Ο κομήτης του Halley εμφανίζει ένα άλλο χαρακτηριστικό που είναι διαφορετικό από τους πλανήτες. Περιστρέφεται σε κατεύθυνση αντίθετη από την τροχιά του. Η Αφροδίτη είναι ο μόνος πλανήτης που το κάνει αυτό και η Αφροδίτη περιστρέφεται τόσο αργά που οι αστρονόμοι υποπτεύονται ότι συγκρούστηκε με κάτι στο παρελθόν. Το γεγονός ότι ο κομήτης του Χάλεϊ περιστρέφεται προς την κατεύθυνση που κάνει είναι περισσότερο απόδειξη ότι δεν σχηματίστηκε με τον ίδιο τρόπο όπως οι πλανήτες.