一项新的天文学研究证实，来自木星家族的 41P/Tuttle-Giacobini-Kresák 彗星在 2017 年接近太阳期间，其自转发生了极大的变化。哈勃太空望远镜进行的观测发现，彗核在当年 3 月至 5 月期间急剧减速。轮转周期从大约20个小时增加到46个小时以上，直到几乎完全停止。
在近日点（最接近太阳的点）之后，彗星再次出现，并以相反方向旋转，周期缩短至约 14 小时。这一行为代表了首次确认的彗星旋转逆转记录。这些数据由彗星动力学专家领导的研究人员进行了分析。
核心中的冰升华所释放的气体射流充当天然推进器，并产生足够的扭矩来改变运动。这个过程凸显了太阳系中小型彗星体的脆弱性。
详细的哈勃观测
哈勃太空望远镜记录了连续图像，从而可以测量 41P 彗星的亮度变化。这些变化揭示了观察周内旋转周期的变化。科学家们发现，减速是逐渐发生的，直到原子核达到几乎旋转不动的状态。
靠近太阳加剧了彗星的活动并增加了挥发性物质的释放。此版本产生了直接影响旋转轴的不对称力。
升华喷射机制
像 41P 这样的彗星的核心主要由水冰、二氧化碳和其他冷冻化合物组成。当它们接近太阳时，热量导致这些冰直接升华成气体。由此产生的喷射流向特定方向逸出并产生类似于小型火箭的推力。
就 41P 而言，这些喷射流的不规则分布产生了足够的扭矩来减速并随后反转旋转。这种被称为非平衡放气的效应在活跃彗星中很常见，但很少达到如此极端的程度。
观察到的反演证明了非引力如何主导小天体的动力学。之前的研究曾预测过这种类型的不稳定性，但 41P 提供了第一个直接证据。
自转周期的变化
- 记录的初始时间：最大活动前约 20 小时；
- 逐步增加：2017年5月达到46小时以上；
- 近日点后状态：减少至14小时左右，方向相反；
- 总变化：几周内是原来周期的两倍多。
这些变化凸显了表面活动对旋转动力学的直接影响。
对彗星演化的影响
像 41P 这样的极端旋转变化加速了小彗星的破碎过程。增加的离心力可以克服核心的微弱重力并导致破裂。许多木星族彗星在多个轨道上都表现出类似的不稳定迹象。
研究表明，这种机制对太阳系内部的彗星质量损失有重大贡献。直径估计为几公里的天体特别容易受到这些事件的影响。
未来解体的风险
由于累积的不稳定性，41P 彗星可能在未来几十年面临旋转分裂。相反方向的加速旋转会增加芯部的内应力。观测表明，周期短的彗星通常会因完全碎裂而终止其活动。
接下来穿过近日点的通道将增强喷流并可能引发结构崩溃。这个过程解释了在稳定轨道上观察到的小彗星相对稀缺的原因。
与其他彗星的比较
几颗彗星显示出自转变化，但没有一颗彗星达到 41P 记录的星等。 103P/哈特利彗星在之前的通道中表现出旋转激发，但没有完全反转。其他天体如 67P/Churyumov-Gerasimenko 在罗塞塔任务期间表现出中等程度的变化。
- 彗星103P/哈特利：周期增加50%左右；
- 67P彗星：由于不对称活动导致局部变化；
- 彗星 41P：周期加倍，随后反转。
这些差异强化了所研究案例的独特性。
即将到来的观察机会
41P 彗星将于 2028 年返回近日点，为详细监测提供新的机会。地面和太空观测站将能够监测可能的额外旋转变化。维拉·C·鲁宾天文台最近开始运行，将能够系统地跟踪多颗彗星的变化。
这些设施将捕获有关表面活动和旋转动力学的高分辨率数据。持续监测将有助于预测其他类似机构的行为。
了解太阳系的重要性
像 41P 中观察到的现象揭示了太阳系小尺度上作用的物理过程。升华和非引力扭矩之间的相互作用决定了彗星随时间的演变。基于哈勃数据的研究在最初的观测多年后继续提供有价值的信息。
详细的分析强化了有关冰体旋转不稳定性的理论模型。这些知识有助于未来针对彗星和小行星的任务。
41P 的行为展示了保存太阳系原始物质的物体的动态复杂性。这些记录的保存取决于整个轨道的旋转稳定性。
