Sao chổi

**Sao chổi** là một thiên thể gần giống một tiểu hành tinh nhưng không cấu tạo nhiều từ đất đá, mà chủ yếu là băng. Nó được miêu tả bởi một số chuyên gia bằng cụm từ "quả bóng tuyết bẩn" vì nó chứa cácbonníc, mêtan và nước đóng băng lẫn với bụi và các khoáng chất.

Một học thuyết nữa đặt ra đã bác bỏ thuyết gọi sao chổi là “*sao*” vì người ta cho rằng nó chỉ là một khối khí lạnh trong đó chứa đầy các mảnh vụn và bụi vũ trụ. Nó là “*mẹ*” của những vì sao băng rực sáng trên bầu trời, vì khi bị vỡ ra, nó sẽ tạo thành từng đám sao băng và bụi vũ trụ rơi vào khoảng không. Tùy thời điểm và vị trí bị vỡ của sao chổi, người ta có thể quan sát được những đám sao băng từ trái đất.

## Tên gọi

Sở dĩ nó có tên gọi là sao chổi vì người Trung Quốc xưa khi nhìn thấy nó (tiếng Trung: 彗星). Nó có chiếc đuôi dài như cái chổi và họ tưởng nó là một ngôi sao bay có đuôi giống cái chổi. Nên từ đó người ta đặt nó là sao chổi..

## Đặc điểm

Sao chổi cấu tạo từ cácbonícmêtan và nước đóng băng lẫn với các hợp chất hữu cơ cao phân tử và các khoáng chất khác. Chúng bay quanh Mặt Trời theo quỹ đạo rất dẹt và trong phần lớn cuộc đời nằm ở rất xa Mặt Trời, trong trạng thái đóng băng tại nhiệt độ thấp. Khi sao chổi tiến về gần Mặt Trời, tức là vào vòng trong Hệ Mặt Trời, bức xạ điện từ của Mặt Trời khiến các lớp băng bên ngoài bắt đầu thăng hoa. Dòng bụi và khí bay ra tạo nên một bầu "khí quyển" lớn nhưng rất loãng bao quanh sao chổi gọi là phần đầu sao chổi. Tiến gần thêm, áp suất bức xạ và gió Mặt Trời thổi vào bầu khí quyển này kéo dài nó ra thành hai đuôi khồng lồ. Bụi và khí tạo hai đuôi riêng rẽ, chĩa về hai phương hơi lệch nhau; các hạt bụi có khối lượng lớn không dễ bị gió Mặt Trời tác động, chỉ bị tách rời khỏi phần đầu của sao chổi và bay chậm lại trên quỹ đạo ngay sau phần đầu (do đó đuôi bụi cong theo đường cong của quỹ đạo) còn đuôi khí (đúng hơn là khí đã bị ion hóa) chứa các hạt ion nhẹ, dễ dàng bị gió Mặt Trời thổi theo phương nối thẳng đến Mặt Trời, và sau đó chúng đi theo đường sức từ trong không gian thay cho đường quỹ đạo. Hạt nhân sao chổi nằm lại bên trong là những khoáng chất nặng, hay chất hữu cơ cao phân tử, chỉ có đường kính khoảng 50 km. Trong khi đó phần đầu sao chổi có thể lớn hơn cả Mặt Trời, còn đuôi sao chổi có thể kéo dài đến cỡ một đơn vị thiên văn hoặc hơn.

Cả phần đầu và đuôi, hình thành khi sao chổi đi vào vòng trong Hệ Mặt Trời, đều được chiếu sáng bởi Mặt Trời và có thể trở nên rực rỡ cho quan sát từ Trái Đất. Đuôi bụi tán xạ trực tiếp ánh nắng theo cơ chế Mie, tạo nên màu trắng, còn đuôi khí bị ion hóa phát ra photon năng lượng cao, có quang phổ thiên về màu xanh lam. Thực tế là đa số sao chổi sáng yếu đến mức chỉ quan sát được qua kính viễn vọng. Mỗi thập kỷ, chỉ có vài sao chổi đủ sáng cho quan sát bằng mắt thường. Trước khi có kính thiên văn, các sao chổi dường như đột ngột xuất hiện rồi đột ngột biến mất trên bầu trời.

Một điều có thể gây ngạc nhiên là các hạt nhân của sao chổi thuộc vào hàng các vật thể đen nhất trong Hệ Mặt Trời. Tàu Giotto đo được hạt nhân của sao chổi Halley phản xạ lại 4% ánh sáng chiếu đến, còn tàu Deep Space 1 tìm thấy sao chổi Borrelly chỉ có hệ số phản xạ khoảng 2,4% đến 3%; để so sánh, nhựa đường phản xạ 7% ánh sáng. Có thể lý giải bề mặt tối này qua cấu tạo của hạt nhân gồm chủ yếu các hợp chất hữu cơ. Sức nóng của Mặt Trời làm bốc hơi các hợp chất nhẹ, để lại các phân tử nặng có chuỗi hữu cơ rất dài thường có xu hướng sẫm màu, như tro hay dầu thô. Màu đen của sao chổi tạo nên khả năng hấp thụ nhiệt mạnh, tăng cường quá trình bốc hơi các chất khí.

Năm 1996, sao chổi được phát hiện là có phát ra tia X. Các tia này đã gây một sự ngạc nhiên cho các nhà khoa học vì chưa ai tiên đoán điều này trước đó. Cơ chế phát ra tia X có thể được giải thích dựa vào tương tác giữa sao chổi và gió Mặt Trời: khi các ion bay từ Mặt Trời qua đuôi sao chổi, chúng va chạm vào các nguyên tử hay phân tử trong đuôi này. Trong các va chạm, các ion tích điện dương sẽ bắt lấy một hoặc vài điện tử của đuôi sao chổi. Đuôi sao chổi bị ion hóa, còn các điện tử bị rơi vào ion đến từ Mặt Trời phát ra photon có tần số thuộc vùng cực tím hay X quang.

## Nguồn gốc

Nghiên cứu của Cơ quan hàng không châu Âu cho rằng, sao chổi bắt nguồn từ đám mây Oort bên ngoài hệ mặt trời và là ranh giới giữa hệ mặt trời với các hệ hành tinh khác. Sao chổi chứa đựng các vật chất của thời kỳ khai sinh hệ mặt trời, do vậy chúng trở thành đối tượng nghiên cứu của các nhà khoa học để trả lời câu hỏi về quá trình tiến hóa của hệ mặt trời cũng như các hệ hành tinh khác trong vũ trụ.

Đa phần các sao chổi có quỹ đạo elip rất dẹt, phân bố ngẫu nhiên ngoài không gian. Đuôi của sao chổi có được là do khi đi qua mặt trời (quỹ đạo hình elip của sao chổi có tâm là mặt trời), băng của sao chổi tan chảy tạo thành chiếc đuôi, nhưng cũng vì những chuyến ghé thăm rất gần mặt trời đó mà đuôi của sao chổi ngày càng ngắn đi do băng bị thất thoát.

Mỹ đã phóng tàu vũ trụ Deep Impact vào sao chổi Temple 1 để nghiên cứu nhân của nó. Các nhà khoa học ở Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) hy vọng sẽ có được những thông tin về hệ mặt trời của chúng ta với cấu tạo hóa học đầu tiên của sự sống.

Không một hành tinh nào trong hệ mặt trời so sánh được với sao chổi về mặt thể tích. Nó gồm 3 phần: lõi chổi, sợi chổi và đuôi chổi. Lõi chổi cấu tạo bằng những hạt thể rắn đậm đặc, ánh sáng tỏa xung quanh là các sợi chổi. Lõi kết hợp với sợi tạo thành đầu chổi, còn đuôi không phải có ngay từ lúc hình thành sao chổi mà có được khi nó đi ngang qua mặt trời. Những cơn gió mặt trời đã thổi bạt các phân tử của sao chổi và tạo thành chiếc đuôi rực sáng phía sau. Có chiếc đuôi của sao chổi kéo dài hàng triệu km.

Ngay từ thế kỷ 18, Isaac Newton đã cho rằng sao chổi là vật thể đang giúp ích cho sự tồn tại của trái đất, nó cung cấp độ ẩm cho trái đất - điều kiện để duy trì sự sống của muôn loài. Đến nay, các nhà khoa học vẫn đang tìm hiểu về hiện tượng vũ trụ hấp dẫn và đầy bí ẩn còn chưa được khám phá.

## Quỹ đạo

Theo quỹ đạo, sao chổi được phân chia thành các loại: *sao chổi ngắn hạn* có chu kỳ quỹ đạo ít hơn 200 năm, *sao chổi dài hạn* có chu kỳ quỹ đạo lớn hơn, nhưng vẫn quay trở lại, và *sao chổi thoáng qua* có quỹ đạo parabol hay hyperbol chỉ bay ngang qua Mặt Trời một lần và sẽ ra đi mãi mãi sau đó. Ví dụ về sao chổi ngắn hạn, có sao chổi Encke có quỹ đạo nhỏ bé, không bao giờ ra xa Mặt Trời hơn Sao Mộc.

Như mọi thiên thể chuyển động trên quỹ đạo dưới tác dụng của lực hấp dẫn, các sao chổi chuyển động nhanh nhất tại cận điểm quỹ đạo và chậm nhất tại viễn điểm quỹ đạo.

Do các sao chổi có khối lượng nhỏ, khi chúng bay ngang qua các hành tinh lớn, quỹ đạo của chúng dễ bị nhiễu loạn. Với các sao chổi ngắn hạn, kết quả của sự nhiễu loạn này, về lâu dài, khiến cho viễn điểm quỹ đạo của chúng trùng với bán kính quỹ đạo của các hành tinh lớn, trong đó nhóm sao chổi nằm gần Sao Mộc có số lượng lớn nhất, như thể hiện biểu đồ tần xuất. Sao Mộc là nguồn gây nhiễu loạn mạnh nhất, vì khối lượng của nó lớn gấp đôi khối lượng tổng cộng của các hành tinh khác, và nó chuyển động nhanh hơn các hành tinh lớn khác. Các sao chổi dài hạn cũng thường xuyên bị nhiễu loạn khi đi ngang qua các hành tinh lớn.

Các tương tác hấp dẫn này khiến cho việc tính toán dự đoán quỹ đạo của nhiều sao chổi trở nên khó khăn. Nhiều sao chổi được quan sát từ nhiều thập kỷ trước đã bị mất tích, vì quỹ đạo của chúng đã thay đổi và người ta không dự đoán được vị trí quay trở lại của chúng để theo dõi. Tuy nhiên, thỉnh thoảng, một sao chổi "mới" được khám phá để rồi, sau khi tính toán quỹ đạo, được phát hiện ra là một sao chổi "đã mất tích". Ví dụ như sao chổi 11P/Tempel-Swift-LINEAR, đã được quan sát năm 1869 sau đó không nhìn thấy nữa từ năm 1908 do nhiễu loạn của Sao Mộc, rồi bỗng được tìm thấy một cách tình cờ bởi LINEAR vào năm 2001.