A Hyakutake és a Hale-Bopp különlegességei

A kivételes földközelségbe került Hyakutake (C/1996 B2) üstököst 1996. január 30-án fedezte fel Yuji Hyakutake japán amatőr csillagász (Kagoshima prefektúra, Japán) egy 15 cm objektív átmérőjű Fujinon binokulárral. 1997 tavaszán feltűnő, fényes, látványos üstökös ragyogott az égbolton, a Hale-Bopp (C/1995 O1) üstökös. Még jóval a föld-, illetve napközelsége előtt, 1995. július 22-23-án két amerikai amatőr csillagász fedezte fel egymástól függetlenül vizuális megfigyelés közben: Alan Hale (Cloudforth, Új-Mexikó) és Thomas Bopp (Stanfield mellett, Arizona) 0,41, illetve 0,44 m-es tükrös távcsövekkel. Az üstökösök fontosabb adatait az 1. táblázat, pályáit az 1. és 2. ábrák mutatják. A Hale-Boppot már úgy emlegetik, mint az "1997-es év Nagy Üstökösét", mert fizikai méreteivel is mindenképp óriás üstökösnek tekinthető, szuperaktivitással.

A 3. ábra a belső Naprendszert mutatja henne feltüntetve a Hyakutake üstökös pályáját, érzékeltetve annak térbeli elhelyezkedését (a feltüntetett égitestek helyzete az üstökös napközelségi időpontjában lett bejelölve). A pályasíkja a földpálya síkjához 124,9 fokkal hajlik (csaknem merőleges és a keringési irány retrogád). A pálya alakja igen elnyújtott ellipszis, amelynek félnagytengelye 681 cs.e., a naptávolpontja pedig mintegy 1361 cs.e.-re van központi csillagunktól. Elég közel került a Naphoz 0,23 cs.e.-re (1996. május 1-jén haladt át a pálya perihélium pontján). Ekkor csak a SOHO napmegfigyelő napfizikai mesterséges hold tudta észlelni koronográfjának nagylátómezejű kamerájával. 1996. március 24-én került földközelhe, mintegy 15 millió kilométerre bolygónkhoz. Ez kivételesen ritka alkalom volt arra, hogy nagy rádióteleszkóppal radar üzemmódban is észleljék. Ezekből a radarmegfigyelésekből a magjának átmérőjére 1-3 kilométer adódott, ami egy kisebb üstökösmag méretnek felel meg, de a kis méret ellenére igen nagy aktivitást mutatott a gáz és por kibocsátásában. A napközelsége idején mintegy 1,7x10²⁹vízmolekulát hocsátott ki másodpercenként. Gyakorlatilag a teljes felülete aktív volt, ami rendkívüli, hiszen az eddig megfigyelt nagy üstökösök magfelülete is legfeljebb csak 10-15 % arányban aktív (a Halley és a Hale-Bopp is). Ez igen szokatlan dolog és magyarázatot igényel, mindenesetre ez valószínűleg a felbomlásra utaló megfigyelt folyamatokkal is kapcsolatos lehet, ugyanis az észlelések leszakadó darabokat, anyagkondenzációkat mutattak. A magjának tengelykörüli forgási idejét is meghatározták, ez mintegy 6,6 óra.

A Hale-Bopp pályáját a 4. ábra mutatja. A pálya síkja csaknem merőleges a földpálya síkjára, (89,4 fokos a pályahajlás szöge az ekliptika síkjához). A pálya kevésbé olyan elnyújtott ellipszis, mint a Hyakutake esetében, a Hale-Bopp ellipszispályájának félnagytengelye 186 cs.e.-re módosult 1996-ban, miután 0,7 cs.e.-re haladt el a Jupitertől, és a bolygóóriás kissé módosította az üstökös pályáját. Naptávolban 372 cs.e.-re van a Naptól. A pályaperturbáció után a keringési ideje mintegy 2570 év, de ez csak tájékoztató jellegű adat, tekintettel a pályameghatározás jövőbeli további pontosítására. A Hale-Bopp magja szokatlanul nagyméretű az eddig ismert üstökösmagok között: effektív átmérője mintegy 40 kilométeresnek adódott a Hubble űrtávcsővel végzett mérések szerint. Más, ultraibolya csillagászati mesterséges hold, az IUE adatai, illetve földi fotometriai mérések is hasonlóan nagynak mutatják ezt az aktív üstökösmagot. Természetesen, egy üstökösmag valójában egy elnyúlt, szabálytalan alakú égitest, így az adott méret egy adott geometriai helyzetből adódó látvány alapján mutatott sziluett mérete, mint ahogyan egy földimogyoró vagy burgonya mérete is a rálátás geometriai viszonyaitól valamint a megvilágítástól is függ: honnan süti a Nap például. Egyébként a mag összetett forgómozgást végez, a domináns tengelyforgási idő mintegy 11,5 óra. A Hale-Bopp már akkor igen aktív volt, kifejlett kómát mutatott, amikor felfedezték. Akkor mintegy 7 csillagászati egységre (cs.e.-re) a Naptól, a Jupiter és a Szaturnusz pályáinak távolsága közt. Ez volt a legtávolabbi üstökös, amelyet amatőrcsillagászok fedeztek fel nagy naptávolságban. A magjának óriási mérete mellett ez a nem várt, szokatlanul nagy aktivitás a másik különlegessége ennek az égi vándornak. Ennek legvalószínűbb magyarázata az lehet, hogy a szénmonoxid-jég már igen alacsony hőmérsékleten - mintegy 25 K körül - elkezd szublimálni és ez a kiáramló gáz magával képes sodorni a jégbe cementált majd a szublimációval kiszabadult porszemcséket és így ki tud fejlődni a gáz- és porkóma már nagy naptávolságban is. Az üstökösök aktivitását mozgató szokásos vízjég ugyanis magasabb hőmérsékleten kezd el szublimálni csak mintegy 2,8 cs.e.-re a Naptól. Annak ellenére tehát, hogy az üstökösmag tömegének 80 százalékát a vízjég teszi ki és csupán mintegy 5 százalékát a szénmonoxid, mégis ez utóbbi kerülhetett aktív, szublimációs állapotba. Sokak szerint az amorf-kristályos vízjég fázisátmenetekor felszabaduló energia indította meg a szénmonoxid-jég szublimációját, a vízjég ilyen aktivitása felfűtötte a környezetében lévő szénmonoxid-jeget. Valóban, rádiócsillagászati eszközökkel sikerült detektálni a szénmonoxid kómát a Jupiter távolságnyira. Továbbá a cián molekulákat is, amelyekről azt feltételezik, hogy olyan molekulák (HCN, SCN) bomlástermékei, amelyek jegei szintén a vízjég szénmonoxid-jég környezetében voltak és szintén szublimációnak indultak az alacsony hőmérséklet ellenére is. Amikor napközelben járt 1997. április 1-jén (137 millió kilométerre a Naptól és mintegy 200 millió kilométerre bolygónktól) az óriási távolság ellenére is igen feltűnő, látványos, fényes tüneményként ragyogott az égbolton. Ekkorra már a vízjég szublimációja dominált, de a szénmonoxid aktivitása is számottevő volt. Akkor mintegy 10³⁰ vízmolekulát bocsátott ki másodpercenként. Látványos gáz-, illetve porcsóvákat valamint speciális szűrővel nátrium csóvát is meg lehetett figyelni a Hale-Boppnál.

A Hyakutake és a Hale-Bopp kómájába az üstökösmagból olyan molekulák, illetve por-összetevők (kristályos szilikát, magnéziumgazdag olivin, a forszterit például) kerültek ki, amelyek az őseredeti, a Naprendszer keletkezésekori ősanyag kémiai és fizikai viszonyaira utalnak, hírt hozva az ősi csillagközi anyag és az abból kialakult Naprendszer ősködének fizikai és kémiai állapotáról A Hyakutakénél fedezték fel üstökösben először az etán (C₂H₆) molekulát, a Hale-Boppnál a deutérium-cianidot (DCN). Ezek és más megtalált molekulák is a keletkezéskori alacsony hőmérsékletekre utalnak. A Hale-Boppról úgy tartják, hogy az Oort-féle üstökösfelhőből ered, és csak később alakult ki a jelenlegi pályája úgy módosult az eredeti, hogy közelebb került a Naphoz. Továbbá a neon színképvonalainak hiánya azt jelzi, hogy ebben az üstökösben a Naphoz képest mintegy 25-ször kevesebb neon van. Ennek az lehet az oka, hogy a Hale-Bopp minden bizonnyal az Oort-féle üstökösfelhőhől ered, de az Oort-felhőt alkotó üstökösök a Jupiter-Neptunusz térségében keletkeztek (5-30 cs.e.-re a Naptól), és a neon abban a hőmérsékleti tartományban sem tudott megmaradni és belefagyni más jegekbe. Nem sokkal a keletkezésük után a külső bolygók gravitációs ereje szétszórta az üstökösöket Oort-féle zónába.