2.4 开裂的“世纪大彗星”
——Y4

Y4：据说要和太阳肩并肩的“世纪大彗星”

C/2019 Y4（ATLAS），一颗由同名美国望远镜ATLAS于2019年12月28日在大熊座发现的彗星，正在向太阳进发。

ATLAS，坐落于美国夏威夷，是一台专门监测可能对地球构成潜在威胁近地天体的望远镜，同时也是赫赫有名的彗星猎手，2015年开始运行至今已经发现了38颗彗星。Y4是它在2019年收获的最后一个猎物。

Y4是一颗长周期彗星，公转周期848年，半长径89.6天文单位，偏心率0.997，轨道倾角45.4度，于2020年5月31日到达近日点，届时近日距达0.253天文单位。

随着它逐渐靠近太阳，Y4快速增亮，业余天文学家伊德翁（Gideon van Buitenen，GVB）预报它最亮可达惊人的-24.7等，比满月还亮63 000多倍，简直就是可以和太阳肩并肩的“世纪大彗星”！

还记得1997年的海尔-波普彗星（Comet Hale-Bopp）吗？那个号称百年一遇的“世纪大彗星”给一代人留下了多少美好的回忆！

Y4强大的爆发力，令人们对它充满了憧憬，尤其是那些无缘遇见海尔-波普彗星的年轻一代。

Y4的特别之处在于以下几点：

轨道近日距小。 Y4和太阳的最近距离可达到0.253天文单位，虽然还未到足以瓦解它的太阳洛希极限，但是剧烈的太阳辐射将剥离它的表面物质，使它更加“热血沸腾”。

前期增亮表现优异。 Y4自2019年12月底到2020年2月底的短短两个月间，亮度提升了7.3星等，足足变亮了830倍！

家族血统优良。 可能大家对C/1844 Y1这个名字比较陌生，但是提起1844年大彗星，那在彗星界也是神一般的存在。而C/2019 Y4和C/1844 Y1的轨道非常相似，难道它们是一母同胞？

各家模型预报乐观。 专注于做彗星亮度变化的长期预报的吉田诚一（Seiichi Yoshida）、GVB和COBS（斯洛文尼亚Crni Vrh天文台的彗星观测数据中心）均给出了Y4亮度变化的预报，虽然结果不同，但都非常乐观，认为Y4至少也是颗裸眼可见的彗星。如果Y4真的是一颗能与太阳比肩的彗星，那么“天无二日”将真正成为一句古语。

“彗核应该分裂了！”

2020年4月6日，对于Y4的拥趸者而言绝对是个悲伤的日子。马里兰大学的叶泉志和加州理工大学的张其成向《天文电报》（Astronomical Telegram）报送了Y4的最新图像，显示彗核的形状已经发生了明显的变化，“彗核应该分裂了！”

紫金山天文台近地天体望远镜也一直在追踪Y4，自3月初开始每半月观测一次，逐步提高观测频度。从系列图像中可见，4月6日前后，彗核的形态发生了明显的变化。

2020年4月21日，哈勃望远镜的观测结果彻底击碎了人们的梦想。Y4已经碎成了渣渣！

彗星分裂知多少？

其实，彗星的分裂是家常便饭，过去近150年里观测记录到发生分裂事件的彗星超过40颗。而且，分裂可能在彗星轨道的任何位置发生，根本没法预测。星际彗星2I/Borisov是过了近日点后裂开的，而Y4还在奔向太阳的路上就裂开了。

著名的彗木相撞事件就是来自舒梅克-列维9号彗星（简称SL9，临时编号D/1993 F2）解体的碎片，该彗星在距离木星大气层上方2.5万千米飞掠时被木星的强大潮汐力瓦解，引发了一场惊世大剧，也是一则警世预言，开启了人类轰轰烈烈地寻找近地天体的序幕。所以，流浪地球要向木星借力，具体方案可不是随便拍脑袋就可以定的！

经典彗核模型认为，彗星就像是一份由尘埃、水冰和气体冰组成的沙拉，结构相当松散，是经不起光照火烤的。各位可以脑补一下煮熟的沙拉是什么样子。

每一次彗星途经太阳附近，都要被照一照、烤一烤，分裂就在所难免了。不过尽管见证了这么多的彗星分裂，我们对分裂机制的了解还远远不够。

根据观测特征，彗星分裂通常有两种类型：

抛出型。 彗核分裂后主体保留，抛出少量几十米尺度的小碎块。一个彗星可能多次发生这类分裂事件。大多数彗核分裂事件属这种类型。不久前分裂的2I/Borisov似乎就属于这一类。

粉碎型。 彗核分裂成大量碎块，无法辨识主体，通常认为彗核已彻底瓦解，如彗星D/1993 F2（SL9）和彗星C/1999 S4（LINEAR）。而Y4貌似更接近这一类。

基于目前的认识，彗星的分裂机制主要有以下几种：

潮汐撕裂。 与大质量天体（太阳或大行星）发生密近交会的彗星，本体内部所受引力差超过其抗拉强度，引发潮汐分裂。分裂在彗核中心发生，并影响整个彗核。潮汐分裂的结果通常产生核中心大碎片和核表面小碎片，小碎片的多寡取决于核的内部结构。即使大质量天体潮汐力不能直接导致彗核分裂，也可能使彗核产生裂缝，从而削弱它的抗拉强度，给其他分裂机制创造条件。

自转分裂。 当彗核自转产生的离心力超过其抗拉强度时，彗核也会发生分裂。高抗拉强度的“致密”核多数从中心发生分裂，而低抗拉强度的核可能从表面产生大量碎片。自转分裂取决于彗核自转速度，可以在任何日心距处发生。

热应力分裂。 随着彗星日心距变小，太阳辐射的加热效应可以深入彗核内部，由此彗核内部会产生热应力。如果热应力超过彗星材料强度，就可能使彗核分裂甚至瓦解。

内部气压导致分裂。 当彗星接近太阳时，次表层空穴中高挥发性冰（如CO冰、干冰）升华，可使彗核内部气压升高。如气压不能通过表面活动释放，就可能超过彗核抗拉强度，从而引发彗星分裂。

撞击引发彗核分裂。 彗核可能与其他太阳系小天体发生超高速碰撞，从而摧毁整个彗核。更有甚者，彗星还可能被自身产生的碎片撞击而导致分裂。

实际观测中，除了像“苏梅克–列维9号”等为数不多的几颗彗星可以确定是潮汐撕裂的，绝大多数彗星分裂的原因不详，可能是上述某种机制造成的，更可能是多重机制联合作用的结果。

从哈勃图像上看，Y4已经发生了粉碎型瓦解，编号似乎成了它的命数——兵分四路，每一路物质又继续分道扬镳，直至烟消云散。Y4是一颗长周期彗星，此生我们将永不相见。不过，彗星变幻莫测，唯一不变的是，它总会带来惊喜。

作者简介

赵海斌

中国科学院紫金山天文台研究员。研究领域：太阳系天体观测研究。 kOqi/tBD2kdFDzUYh8y6XSOtEp2vseFqgRCgKYod0aJWQjGQrpPed+CQ9IHBGqry