Κομήτης Χιακουτάκε

Ανακάλυψη

Ο κομήτης ανακαλύφθηκε στις 31 Ιανουαρίου 1996 από τον Γιούτζι Χιακουτάκε, έναν ερασιτέχνη αστρονόμο από τη νότια Ιαπωνία. Ο Χιακουτάκε αναζητούσε κομήτες για χρόνια και είχε μετοικήσει στον νομό Καγκοσίμα λόγω της απουσίας φωτορύπανσης της περιοχής. Χρησιμοποιούσε ένα ζευγάρι γιγαντιαία κιάλια με αντικειμενικούς φακούς διαμέτρου 15 εκατοστών για να εποπτεύει τον ουρανό και με αυτά πραγματοποίησε την ανακάλυψη του κομήτη.
Αυτός ο κομήτης ήταν στην πραγματικότητα ο δεύτερος «κομήτης Χιακουτάκε», καθώς ο Γ. Χιακουτάκε είχε ήδη ανακαλύψει τον κομήτη C/1995 Y1 στα τέλη του 1995. Καθώς παρατηρούσε για μια ακόμα φορά αυτόν τον πρώτο κομήτη (που ποτέ δεν έγινε ορατός με γυμνό μάτι) και τη γύρω περιοχή του ουρανού, ο Χιακουτάκε με έκπληξη βρήκε έναν άλλο κομήτη σχεδόν στην ίδια θέση με τον πρώτο. Δύσπιστος για μια νέα ανακάλυψη τόσο σύντομα μετά την πρώτη, ανέφερε την παρατήρησή του στο Εθνικό Αστεροσκοπείο της Ιαπωνίας το επόμενο πρωινό. Μέσα σε ένα 24ωρο η ανακάλυψη επιβεβαιώθηκε ανεξάρτητα και από άλλους παρατηρητές.
Ο κομήτης όταν ανακαλύφθηκε έλαμπε με φαινόμενο μέγεθος 11,0 και είχε κόμη με γωνιακή διάμετρο περίπου 2,5 λεπτά της μοίρας, ενώ απείχε περίπου 2 αστρονομικές μονάδες (AU) από τον `Ηλιο. Αργότερα, ένα ίχνος του κομήτη βρέθηκε σε μία φωτογραφία που είχε ληφθεί την 1η Ιανουαρίου, όταν ο κομήτης απείχε περί τις 2,4 AU από τον `Ηλιο και είχε φαινόμενο μέγεθος 13,3.

Τροχιά

Μόλις έγιναν οι πρώτοι υπολογισμοί της τροχιάς του νέου κομήτη, οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι επρόκειτο να περάσει σε απόσταση μόλις 0,1 AΜ από τη Γη την 25η Μαρτίου. Μόνο 4 κομήτες τον προηγούμενο αιώνα είχαν πλησιάσει περισσότερο τη Γη. Ενώ ο Κομήτης Χέιλ-Μποπ συζητιόταν ήδη ως ένας πιθανός «μέγας κομήτης», η αστρονομική κοινότητα συνειδητοποίησε ότι και ο Χιακουτάκε ίσως να αποδεικνύονταν εντυπωσιακός εξαιτίας του κοντινού του περάσματος από τον πλανήτη μας.
Επιπλέον, η τροχιά του υπεδείκνυε ότι είχε επισκεφθεί το εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα και πριν από περίπου 17.000 χρόνια. Επειδή είχε περάσει κοντά από τον Ήλιο πιθανώς και αρκετές άλλες φορές πριν από αυτό, η προσέγγιση του 1996 δεν ήταν η πρώτη από το Νέφος του Όορτ, από όπου προέρχονται οι κομήτες μακράς περιόδου. Οι κομήτες που εισέρχονται για πρώτη φορά στην εσωτερική περιοχή του Ηλιακού Συστήματος μπορεί να γίνουν απότομα λαμπρότεροι και να σκοτεινιάσουν και πάλι πριν προσεγγίσουν πολύ, καθώς ένα στρώμα εξαιρετικά πτητικού υλικού εξατμίζεται. Αυτή ήταν η περίπτωση του Κομήτη Κόχουτεκ το 1973: «διαφημίσθηκε» αρχικά ως μελλοντικά θεαματικός, αλλά κατέληξε ως ένας μέτριας φωτεινότητας κομήτης. Αντίθετα, οι παλαιότεροι κομήτες δείχνουν μία συνεπέστερη εκλάμπρυνση. Επομένως, οι ενδείξεις υπήρχαν ότι ο Κομήτης Χιακουτάκε θα ήταν φωτεινός.

Ο κομήτης περνά κοντά από τη Γη

Ο Κομήτης Χιακουτάκε έγινε ορατός με γυμνό μάτι από τις αρχές Μαρτίου 1996. Μέχρι τα μέσα του μήνα ο κομήτης ήταν ακόμα μάλλον μέτριος σε εμφάνιση, τετάρτου μεγέθους και με ουρά μήκους περίπου 5 μοιρών. Καθώς όμως πλησίαζε συνεχώς στη Γη, έγινε απότομα φωτεινότερος και η ουρά του φαινόταν όλο και μακρύτερη. Στις 24 Μαρτίου ο κομήτης ήταν ένα από τα φωτεινότερα σώματα σε όλο τον νυκτερινό ουρανό και η ουρά του εκτεινόταν σε 35 μοίρες, οπότε άρχισε να διακρίνεται και το χρώμα του, που πλησίαζε το γαλαζοπράσινο.
Η ελάχιστη απόσταση από τη Γη σημειώθηκε στις 25 Μαρτίου. Εκείνη τη νύχτα ο Κομήτης Χιακουτάκε παρουσίαζε μια τόσο γρήγορη κίνηση στον ουρανό, ώστε η μετατόπισή του ανάμεσα στα άστρα μπορούσε να γίνει αντιληπτή μέσα σε λίγα μόλις λεπτά: Κάλυπτε τη φαινόμενη διάμετρο της πανσελήνου (μισή μοίρα) κάθε 30 λεπτά. Οι παρατηρητές εκτίμησαν το μέγεθός του γύρω στο 0 και το φαινόμενο μήκος της ουράς του σε 80 μοίρες. Η κόμη του, τώρα κοντά στο ζενίθ για παρατηρητές στην Ελλάδα και άλλα μέσα βόρεια γεωγραφικά πλάτη, εμφανιζόταν με διάμετρο 1,5 ως 2 μοίρες. Ακόμα και με γυμνό μάτι η κεφαλή του κομήτη εμφανιζόταν με καθαρά πρασινωπή απόχρωση, εξαιτίας των ισχυρών εκπομπών από διατομικό άνθρακα (C₂).
Επειδή ο Χιακουτάκε παρέμεινε στο φωτεινότερο μέγεθός του για λίγες μόνο ημέρες, δεν είχε τον χρόνο για να εντυπωσιάσει το γενικό κοινό με τον τρόπο που το πέτυχε ο Κομήτης Χέιλ-Μποπ το επόμενο έτος. Ειδικότερα στην κεντρική και δυτική Ευρώπη, πολλοί δεν τον είδαν στο φωτεινότερό του εξαιτίας της συννεφιάς. Ευτυχώς, στις 25/3 η Σελήνη βρισκόταν πριν τη φάση του πρώτου τετάρτου και έδυε λίγο μετά τα μεσάνυχτα.

Από το περιήλιο στο μέλλον

Μετά το πέρασμά του από τη Γη, ο κομήτης έφθασε στο περιήλιο της τροχιάς του την Πρωτομαγιά του 1996, οπότε η αύξηση της θερμοκρασίας του προκάλεσε την εμφάνιση μιας διακριτής ουράς σκόνης πέρα από την ουρά αερίων (ιόντων) που ήταν ορατή καθώς περνούσε κοντά από τη Γη. Επειδή ωστόσο βρισκόταν πλέον προς την πλευρά του Ηλίου όπως φαινόταν από τη Γη, δεν ήταν τόσο εύκολη η παρατήρησή του. Κατά το περιήλιό του παρατηρήθηκε από τη διαστημική αποστολή SOHO. Η απόστασή του από το κέντρο του Ηλίου τη στιγμή του περιηλίου του ήταν 0,230 AU ή 34,4 εκατομμύρια χιλιόμετρα, πολύ εγγύτερα από το περιήλιο του πλανήτη Ερμή.
Μετά το πέρασμα από το περιήλιο της τροχιάς του, ο Χιακουτάκε έχασε γρήγορα τη φωτεινότητά του και μέχρι τα τέλη Μαΐου δεν ήταν πλέον ορατός με γυμνό μάτι. Καθώς δεν ήταν πια καλά ορατός από το βόρειο ημισφαίριο της Γης, δεν τον παρατηρούσαν πλέον τόσο πολύ: η τελευταία γνωστή παρατήρηση του κομήτη χρονολογείται στις 2 Νοεμβρίου 1996.
Ο Κομήτης Χιακουτάκε είχε περάσει από την εσωτερική περιοχή του Ηλιακού Συστήματος πριν από περίπου 17 χιλιάδες χρόνια. Οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις με τους γιγάντιους πλανήτες του Συστήματος κατά την πρόσφατη διάβασή του επιμήκυναν την τροχιά του κατά πολύ, ώστε προβλέψεις με βάση το βαρύκεντρο του Ηλιακού Συστήματος δείχνουν ότι δεν θα επιστρέψει πριν από το έτος 72.000 μ.Χ. περίπου.

Μία διαστημική αποστολή περνά μέσα από την ουρά

Το διαστημόπλοιο Ulysses πραγματοποίησε μία απροσδόκητη διάβαση μέσα από την ουρά του κομήτη την 1η Μαΐου 1996. Το γεγονός δεν είχε γίνει αντιληπτό μέχρι το 1998, οπότε αστρονόμοι που ανέλυαν παλαιότερα δεδομένα βρήκαν ότι τα όργανα του σκάφους είχαν καταγράψει μία μεγάλη μείωση στον αριθμό των πρωτονίων που ανίχνευαν, καθώς και μία μεταβολή στη διεύθυνση και τη μαγνητική επαγωγή του τοπικού μαγνητικού πεδίου. Αυτά υπονοούσαν ότι το σκάφος είχε διασχίσει τα «απόνερα» ενός ουράνιου σώματος, το πιθανότερο ενός κομήτη, αλλά το υπεύθυνο σώμα δεν ταυτοποιήθηκε άμεσα.
Το έτος 2000 δύο ερευνητικές ομάδες ανέλυσαν ανεξάρτητα το γεγονός. Η ομάδα του μαγνητομέτρου συνειδητοποίησε πως οι μεταβολές στη διεύθυνση του μαγνητικού πεδίου ταίριαζαν με τη μορφή του «κρεμάσματος» που αναμένεται μέσα στην ουρά ιόντων ενός κομήτη, οπότε ανεζήτησε πιθανούς υποψήφιους κομήτες. Κανένας γνωστός δεν βρέθηκε κοντά στο σκάφος, αλλά αναζητώντας μακρύτερα βρήκαν ότι ο Χιακουτάκε, 500 εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά, είχε περάσει από το επίπεδο της τροχιάς του σκάφους στις 23 Απριλίου 1996. Ο ηλιακός άνεμος εκείνη την εποχή είχε ταχύτητα περί τα 750 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, οπότε θα χρειαζόταν 8 ημέρες για το υλικό της ουράς να μεταφερθεί από αυτόν στην περιοχή που βρισκόταν το σκάφος, στις 3,73 AU και περίπου 45 μοίρες από το επίπεδο της εκλειπτικής. Ο προσανατολισμός της ουράς ιόντων που εξαγόταν από τις μετρήσεις του μαγνητικού πεδίου συμφωνύσε με πηγή που βρισκόταν στο επίπεδο της τροχιάς του Κομήτη Χιακουτάκε.
Η άλλη ομάδα, εργαζόμενη πάνω σε δεδομένα από το φασματόμετρο συστάσεως ιόντων του Ulysses, εντόπισε μια απότομη και μεγάλη αύξηση στα επίπεδα των ιονισμένων σωματιδίων τον ίδιο χρονικό δάστημα. Οι σχετικές αφθονίες των χημικών στοιχείων που ανιχνεύθηκαν υπεδείκνυαν ότι το υπεύθυνο σώμα ήταν οπωσδήποτε ένας κομήτης.
Με βάση τα δεδομένα του Ulysses, η ουρά του κομήτη είχε φθάσει σε μήκος τα 570 εκατομμύρια χιλιόμετρα τουλάχιστον (3,8 AU). Αυτό το μήκος είναι σχεδόν διπλάσιο από το προηγούμενο «ρεκόρ» μήκους κομητικής ουράς, αυτό της ουράς του Μέγα Κομήτη του 1843, που εκτεινόταν σε μήκος 2,2 AU.

Σύσταση

Παρατηρήσεις από τη Γη του Κομήτη Χιακουτάκε έδειξαν ότι αποτελείται από ενώσεις άνθρακα, υδρογόνου, οξυγόνου, αζώτου και θείου, όπως νερό, μονοξείδιο του άνθρακα, υδροκυάνιο, μεθανόλη και φορμαλδεΰδη, μονοθειάνθρακας (CS) και υδρόθειο. Ανιχνεύθηκε επίσης αιθάνιο και μεθάνιο και ήταν η πρώτη φορά που κάποιο από αυτά τα αέρια ανιχνευόταν σε κομήτη. Χημική ανάλυση έδειξε ότι οι περιεκτικότητες σε αιθάνιο και μεθάνιο ήταν περίπου ίσες, γεγονός που ίσως υποδεικνύει ότι οι πάγοι τους σχηματίσθηκαν στον διαστρικό χώρο, μακριά από την ηλιακή θερμότητα που θα είχε εξατμίσει στο διάστημα αυτά τα πτητικά μόρια. Οι πάγοι του Χιακουτάκε πρέπει να έχουν σχηματισθεί σε θερμοκρασίες 20 βαθμούς K ή λιγότερο, κάτι που παραπέμπει σε σχηματισμό στο εσωτερικό ενός πυκνότερου του μέσου όρου διαστρικού νέφους.
Η ποσότητα του δευτερίου στον υδάτινο πάγο του κομήτη προσδιορίσθηκε με φασματοσκοπικές παρατηρήσεις. Ανακαλύφθηκε ότι ο λόγος του δευτερίου προς το συνηθισμένο υδρογόνο (γνωστός ως λόγος D/H) ήταν περίπου 1:3000, σε σύγκριση με τον αντίστοιχο λόγο 1:6500 στους ωκεανούς της Γης. Υπήρχε η θεωρία ότι οι πτώσεις κομητών πάνω στη Γη πιθανώς να έχουν προμηθεύσει ένα μεγάλο ποσοστό του θαλασσινού της νερού, αλλά ο υψηλός λόγος D/H που προσδιορίσθηκε στον Χιακουτάκε και σε άλλους κομήτες, όπως ο Χέιλ-Μποπ και ο Κομήτης του Χάλεϋ, καθιστούν αυτή τη θεωρία προβληματική.

Εκπομπή ακτίνων X

Μία από τις μεγάλες εκπλήξεις του περάσματος του Χιακουτάκε υπήρξε η ανακάλυψη ότι εξέπεμπε ακτίνες Χ, με τις παρατηρήσεις από τον δορυφόρο ROSAT να αποκαλύπτουν πολύ ισχυρές τέτοιες εκπομπές. Αυτή ήταν η πρώτη φορά που παρατηρήθηκε τέτοια εκπομπή από κομήτη, αλλά οι αστρονόμοι σύντομα ανεκάλυψαν ότι σχεδόν κάθε κομήτης που παρατηρούσαν είχε την ίδια ιδιότητα. Η εκπομπή από τον Χιακουτάκε ήταν εντονότερη από μία ημισεληνοειδή περιοχή γύρω από τον πυρήνα, με τις άκρες της να δείχνουν προς την ανθηλιακή κατεύθυνση.
Η αιτία της εκπομπής ακτίνων Χ πιστεύεται ότι είναι διπλή: Οι αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στα υψηλής ενέργειας σωματίδια του ηλιακού ανέμου και στο υλικό του κομήτη που εξατμίζεται από τον πυρήνα είναι πιθανό να συνεισφέρει σημαντικά σε αυτή. Η ανάκλαση ηλιακών ακτίνων X παρατηρείται σε άλλα σώματα του Ηλιακού Συστήματος, όπως η Σελήνη, ωστόσο ένας απλός υπολογισμός ακόμα και με την υψηλότερη δυνατή ανακλαστικότητα ακτίνων Χ ανά μόριο ή κόκκο σκόνης δείχνει ότι δεν μπορεί να εξηγήσει ούτε τη μισή από την παρατηρούμενη ροή από τον Χιακουτάκε, καθώς η κόμη του είναι πολύ αραιή. Παρατηρήσεις του κομήτη C/1999 S4 (LINEAR) με το τηλεσκόπιο ακτίνων Χ Chandra το έτος 2000 έδειξαν ότι οι ακτίνες X που παρατηρήθηκαν από αυτόν παράγονταν κυρίως από συγκρούσεις μεταξύ υψηλού ιονισμού ιόντα άνθρακα, οξυγόνου και αζώτου από τον ηλιακό άνεμο και ουδέτερων μορίων νερού, οξυγόνου και υδρογόνου στην κόμη του κομήτη.

Διαστάσεις του πυρήνα και δραστηριότητα

Σύμφωνα με παρατηρήσεις ραντάρ από το Ραδιοτηλεσκόπιο του Αρεθίμπο, ο πυρήνας του κομήτη είχε μέση διάμετρο περί τα 4,8 χιλιόμετρα και περιβαλλόταν από μια «χιονοθύελλα» σωματιδίων διαστάσεων χαλικιού που εκτοξεύονταν από αυτόν με ταχύτητες λίγων μέτρων ανά δευτερόλεπτο. Αυτά τα μεγέθη συμφωνούσαν με έμμεσες εκτιμήσεις από παρατηρήσεις των εκπομπών στο υπέρυθρο και στα ραδιοκύματα.
Οι μικρές διαστάσεις του πυρήνα του Χιακουτάκε (ο Κομήτης του Χάλεϋ έχει πυρήνα περίπου 15 χιλιομετρων, ενώ ο Χέιλ-Μποπ άνω των 70) οδηγούν στο συμπέρασμα ότι ο Χιακουτάκε πρέπει να υπήρξε πολύ ενεργός ώστε να γίνει τόσο λαμπρός όσο έγινε. Οι περισσότεροι κομήτες υφίστανται εξάχνωση αερίων από ένα μικρό ποσοστό της επιφάνειας του πυρήνα τους, αλλά στην περίπτωση αυτή το μεγαλύτερο μέρος ή και όλη η επιφάνεια φαίνεται ότι υπήρξε ενεργή. Ο ρυθμός παραγωγής σκόνης εκτιμήθηκε σε περίπου 2 τόνους ανά δευτερόλεπτο κατά τις αρχές Μαρτίου και 30 καθώς ο κομήτης πλησίαζε το περιήλιο της τροχιάς του. Κατά την ίδια χρονική περίοδο οι ταχύτητες εκτοξεύσεως της σκόνης αυξήθηκαν από 50 μέτρα ανά δευτερόλεπτο σε 500.
Παρατηρήσεις του υλικού που εκτοξευόταν από τον πυρήνα επέτρεψαν στους αστρονόμους να προσδιορίσουν την περίοδο περιστροφής του γύρω από τον εαυτό του. Καθώς ο κομήτης περνούσε κοντά από τη Γη, μία διαδοχή από μεγάλες συγκεντρώσεις υλικού παρατηρήθηκε να εκτοξεύεται προς την πλευρά του Ηλίου κάθε 6,23 ώρες. Μία δεύτερη, μικρότερη εκτόξευση με την ίδια περίοδο επιβεβαίωσε αυτό το χρονικό διάστημα ως την περίοδο περιστροφής του κομητικού πυρήνα.