Halastjörnur

Flestar halastjörnur eiga rætur að rekja til Kuipersbeltisins eða Oortsskýsins í sólkerfinu okkar. Svo langt frá sólinni eru halastjörnur gaddfreðnir íshnettir sem sýna engin merki um virkni. Um leið og halastjörnur falla inn í innra sólkerfið byrjar ísinn að þurrgufa og virknin eykst. Myndast þá hjúpur í kringum kjarnann og tveir halar út frá honum sem geta orðið sérstaklega mikilfenglegur á næturhimninum, hvort sem er í gegnum stjörnusjónauka eða séð með berum augum. Halarnir beinast alltaf frá sólinni.

Á hverju ári finnast margar „nýjar“ halastjörnur finnast ár hvert. Flestar halastjörnur ferðast í öruggri fjarlægð frá sólinni sjálfri. Þannig kemur halastjarna Halleys aldrei nær sólu en 89 milljón km, sem þó er 61 milljón km nær en braut jarðar. Sumar halastjörnur falla beint inn í sólina eða koma svo nálægt henni að þær brotna og gufa upp. Stjarnfræðilegt tákn halastjarna er ☄.

1. Sögulegt ágrip

Halastjörnur sem glóandi sverð. Úr bók Cometographia eftir Johannes Hevelius. Mynd: NASA/JPL

Í tímans rás hefur fólk horft með aðdáun og ótta á halastjörnur. Enska heitið „comet“ á rætur að rekja til gríska orðsins „kometes“ sem þýðir langt „hár“. Babýlóníumenn héldu að halastjörnur væru glóandi skegg en arabar tengdu þær við glóandi sverð.

Stjörnur með langt hár eru harla óvenjuleg fyrirbæri og hafa því oft verið tengdar dulúð og yfirnátturu. Þær birtust óvænt á himninum og storkuðu hugmyndum manna um óbreytanlega og guðlega skipulagningu heimsins. Það virtist óhugsandi að slík fyrirbæri birtust af ástæðulausu og settust með stjörnunum nótt eftir nótt. Sú hugmynd vaknaði að halastjörnur væru boðberar válegra tíðinda, t.d. slysa, eða segðu fyrir um fall konungdæma, á meðan aðrir töldu þær boðbera góðra tíðinda.

Elstu heimildir um halastjörnu er að finna í kínverskri bók frá 1057 f.Kr. Árið 66. e.Kr. skrifar sagnaritarinn Jósefus um halastjörnu sem hékk líkt og glóandi sverð í heilt ár á himninum yfir Jerúsalem. Þúsund árum síðar, árið 1066, sáu normenn halastjörnu á himninum og töldu hana boða fall einhvers konungsdæmis. Segja má að hún hafi að nokkru leyti hrundið af stað innrás normanna í England, þar sem Vilhjálmur sigursæli leiddi þá til sigurs. Halastjarnan sést á Bayeux-reflinum, einu frægasta listaverki miðalda, sem segir frá innrásinni í Hastings árið 1066.

Listamaðurinn Giotto di Bondone (1266-1337) stílfærði Betlehemsstjörnuna sem halastjörnu á málverki sínu, Vegsömum Vitringanna, sem prýðir innviði Scrovegni kapellunnar í Padúa á Ítalíu. Málverkið er frá árinu 1303, aðeins tveimur árum eftir að halastjarna Halleys prýddi næturhimininn. Halastjarnan sem birtist í Evrópu árið 1466 olli kristnum mönnum í Evrópu miklu hugarangri því þeir óttuðust að guð, sem sendi halastjörnurnar, væri hliðhollur Tyrkjum, sem höfðu þrettán árum áður náð yfirráðum í Konstantínópel.

1.1. Forboði Kötlugoss og Tyrkjaráns

Síðla árs 1618 sást björt halastjarna á himninum sem mönnum þótti seinna að hefði boðað mikil tíðindi. Halastjörnunnar er getið í sex íslenskum annálum, í Fitjaannál þeirra á meðal sem segir:

„Sást ein skelfileg cometa á náttþeli í Austurálfunni, að mynd sem eitt slagsverð, og sýndist taka frá himni og næsta ofan á jörð, snéri egginni mót Persía, en oddinum til Constantínópel, lit sem blóð. Um þann tíma sást einninn cometa í Vesturálfunni.”

Eins og hér sést er halastjörnunni lýst sem sverði. Enn er alþjóðlega orðið cómeta notað yfir halastjörnu á íslensku. Nokkrir annálar minnast jafnframt á að sést hefði til Lagarfljótsormsins sem þótti heldur ekki góð tíðindi.

Eftir á tengdu margir þessa halastjörnu einn af fyrirboðum áfalla sem dundu yfir íslensku þjóðina nokkrum árum síðar, t.d. Kötlugosið 1625 og Tyrkjaránið 1627. Hvergi kemur þetta betur fram en í kvæðinu Harmavottur sem Jón Jónsson orti líklega árið 1628, en Tyrkir höfðu drepið föður hans, Jón Þorsteinsson, í Vestamannaeyjum:

Á lopti, himni, láði og sjá
ljósleg teiknin hljóma.
halastjarnan hermir frá,
að hirting fylgi eptir á;
skot í lopti skýra hið sama og róma.

Blóðugur sjór með bitur hljóð
og býsna eldur fjalla,
skjálpti jarðar og skaðaflóð
skaparans sýna bræði og móð;
skriðurnar yfir skepnu og bæi falla.

Halastjarnan sem hér er minnst á er sú sem sást 1618. „Skot í lopti“ á við um drunurnar í gosmekkinum frá Kötlugosinu 1625 og „býsna eldur fjalla“ er eldgosið sjálft. Gosinu fylgdi mikið jökulhlaup („skaðaflóð“) sem tók af bæi í Álftaveri. Árið 1624 urðu Suðurlandsskjálftar („skjálpti jarðar“) sem felldi bæi á Suðurlandi.

2. Halastjarna Halleys

Um árþúsundir töldu menn útilokað að spá fyrir um komu halastjarna. Flestir litu svo á að halastjörnur birtust handahófskennt og væru sveipaðar mikilli dulúð.

Þetta breyttist á síðari hluta 17. aldar þegar Ísak Newton setti fram lögmál sitt um þyngdarkraftinn. Newton taldi að halastjörnustjörnur væru óralangt fyrir utan jörðina. Hann sýndi fram á að þær hreyfðust umhverfis sólina á sporöskjulaga brautum.

Edmond Halley á mynd sem Thomas Murray málaði í kringum 1687

Árið 1705 birti landi hans og vinur Edmond Halley grein sem hann nefndi Stutt samantekt um stjarnfræði halastjarna (A Synopsis of the Astronomy of Comets). Þetta var fyrsta greinin sem birtist þar sem vísindamaður, annar en Newton sjálfur, færði sér hin nýju lögmál Newtons sér í nyt til að leysa stjarnfræðilegar ráðgátur. Þetta eitt og sér var í sjálfu sér nóg til að skipa Halley sérstakan sess í vísindasögunni. En Halley gekk enn lengra. Eftir að hafa legið tímunum saman yfir annálum og athugunum á halastjörnum fann hann út að halastjörnurnar sem birst höfðu árin 1531, 1607 og 1682 væri eina og sama halastjarnan og hefði 76 ára umferðartíma. Halley gerðist svo djarfur að spá því að halastjarnan myndi snúa aftur í árslok 1758 og tiltók meira að segja nákvæma staðsetningu á himninum þar sem hún myndi sjást fyrst. Þetta var einstaklega nákvæm spá sem dulspekingar hefðu aðeins getað látið sig dreyma um.

Halley lést 14. janúar 1742, áttatíu og sex ára að aldri, svo hann sá spá sína aldrei rætast. Á jólanótt 1758 komst þýskur bóndi og stjörnuáhugamaður, Johann Palitzsch að nafni, fyrstur manna að því að hinn löngu látni Halley hafði haft rétt fyrir sér. Með hjálp lögmála Newtons hafði Halley tekist að spá nákvæmlega fyrir um framtíðina. Halastjarnan sneri aftur stundvíslega, á þeim stað á himninum sem Halley hafði sagt til um. Halastjarnan var því nefnd Halley til heiðurs.

Vísindunum hafði tekist það sem dulspekinni hafði aldrei og hefur aldrei tekist: að spá fyrir um óorðna hluti.

2.1. Óttinn mikli 1910

Halastjarna Halleys árið 1910 á mynd Yerkes-stjörnustöðvarinnar

Árið 1910 hræddi Sir William Huggins líftóruna úr milljónum manna. Alveg óvart. Huggins var aðeins að vinna vinnuna sína, en hans vegna greip um sig mikill ótti árið 1910 út um allan heim.

Huggins var frumkvöðull í litrófsrannsóknum – þeirri tækni að brjóta ljós í liti sína, eða tíðnir, sem gerir okkur kleyft að finna út hreyfingar og efnasamsetningu fjarlægra fyrirbæra. Hann naut þess að litrófsgreiningartæknin, sem þá var nýbúin að slíta barnskónum, var að verða æ betri. Huggins kom litrófsmæli fyrir á stóra stjörnusjónauka og beindi þeim á öll möguleg fyrirbæri. Hann sýndi fyrstur manna fram á að stjörnurnar voru úr sömu efnum og sólin og jörðin. Hann sannaði tilgátu Edmonds Halleys sem sagði að ákveðnar stjörnuþokur væru risastór glóandi gasský. Huggins beindi sjónum sínum að sjálfsögðu að halastjörnunni Winnecke sem prýddi næturhiminninn árið 1868. Hann sýndi fram á að í halastjörnum voru ýmis kolefnasambönd, t.d. etýlen (C₂H₄).

Í dag vitum við sú halastjarna er vart til sem ekki inniheldur kolefni. Huggins þótti sláandi að sjá að efnin í halastjörnum voru keimlík þeim efnum sem finnast í lífverum. Þrátt fyrir það höfðu fáir sem engir áhuga á uppgötvunum Huggins. Það gerbreyttist árið 1910 þegar stjörnufræðingar fundu út að í maímánuði þetta ár myndi jörðin, um stundarsakir, ferðast í gegnum hala halastjörnu Halleys.

Í hala og hjúpi Halleys og annarra halastjarna höfðu fundist ummerki blásýrugass. Flestum var kunnugt um að örlítið magn af blásýrugasi er nóg til þess að drepa fullorðinn mann. Sú hugmynd að jörðin flygi í gegnum ský af blásýrugasi olli skiljanlega mörgum miklu hugarangri. Fólk sá fyrir sér að það myndi kafna og deyja við að anda að sér eiturgasinu.

Því miður kynntu nokkrur stjörnufræðingar undir þennan ótta, jafnvel þótt þeir hefðu átt að vita betur. Einn þeirra var hinn frægi franski stjörnufræðingur Camille Flammarion. Flammarion léði máls á þeim möguleika að blásýrugasið myndi gegnsýra lofthjúp jarðar og hugsanlega útrýma öllu lífi. Aðrir stjörnufræðingar veltu svipuðum hlutum fyrir sér sem gerði lítið annað en að hella olíu á eldinn og skapa ringulreið hjá fólki sem vissi ekki betur. Langflestir stjörnufræðingar lýstu því þó yfir, í fjölmiðlum og annars staðar, að óttinn væri ástæðulaus.

Engu að síður var beigur í mönnum. Fregnir bárust víða að úr heiminum um ofsafengin viðbrögð fjölda fólks við væntanlegum heimsendi. Í Sviss og Frakklandi gengu sögur um foreldra sem kvatt höfðu fjarlæg börn sín heim, svo öll fjölskyldan gæti í sameiningu gengið í greipar glötuninni. Í Austurríki seldi fólk eigur sínar fyrir sama og ekki neitt til þess eins að geta lifað hátt það sem eftir var jarðlífsins.

Íslensk dagblöð birtu fjölda greina um viðbrögð Íslendinga en reyndu um leið að slá á hræðslu fólks. Fjallað var um margar sögur af ótta fólks í Reykjavík við halastjörnuna. Í dagblaðinu Reykjavík þann 7. maí 1910 segir „að kvenfólk sumt hjer í bænum sje jafnvel lagzt í rúmið af hræðslu, og svipaðar frjettir berast víðsvegar utan af landinu.“ Margir tengdu jafnvel kuldatíð sem ríkti um vorið 1910 við komu Halleys.

Fjölmargir athafnamenn færðu sér óttann í nyt og hófu sölu á sérstökum halastjörnupillum sem áttu að vinna gegn áhrifum eiturgassins. Sala á gasgrímum rauk líka upp úr öllu valdi. Um veröld alla kom fólk saman í guðsþjónustum þar sem beðið og sungið var til undirbúnings fyrir dómsdaginn. Fjöldi fólks svipti sig lífi.

Halastjarnan kom og fór þann 18. maí. Allir sem tekið höfðu pillurnar og haft gasgrímur yfir vitum sér lifðu af, eins og reyndar allir aðrir. Engum varð meint af. Jörðin virtist ósködduð. Jafnvel nákvæmustu mælingar greindu engin merki um aukningu á blásýrugasi í lofthjúpnum.

Halar halastjarna eru einstaklega þunnir. Blásýrugasið telur örlítinn hluta af þeim. Jafnvel þótt sameindirnar í hala Halleys hefðu blandast lofthjúpi jarðar árið 1910, hefði aðeins verið ein blásýrugassameind af hverjum trilljón loftsameindum. Það er miklu minna magn en í loftmenguninni sem fyrir er í borgum og bæjum að staðaldri.

3. Uppbygging

Árið 1950 setti Fred L. Whippel (1906-2004) fram líkan af halastjörnu sem lýsti vel flestum eiginleikum þeirra, þar á meðal myndun halans þegar þær koma inn í innra sólkerfið.

3.1. Kjarninn

Kjarni halastjörnu Halleys á mynd frá Giotto. Mynd: ESA

Whipple taldi að í miðju halastjörnunnar væri skítugur snjóbolti, þ.e. kjarni úr ís og rykögnum. Kjarninn er oftast fáeinir km í þvermál en getur orðið nokkrir tugir í stórum halastjörnum eins og til að mynda Hale-Bopp sem varð einkar glæsileg á næturhimninum árið 1997.

Þegar halastjarna Halleys komst í nánd við sól árið 1986 flugu nokkur geimför framhjá henni og ljósmynduðu kjarnann. Þá kom í ljós að kjarninn líkist helst kartöflu, er ósléttur, laus í sér og biksvartur sem kom þó nokkuð á óvart. Dökki liturinn stafar sennilegast af kolefni og ryki sem situr eftir þegar ísinn gufar upp.

Halastjörnur hafa mjög lítinn massa og þar af leiðandi lítinn þyngdarkraft. Raunar er þyngdarkrafturinn svo lítill að geimfari sem stæði á yfirborðinu gæti stokkið upp og komist þannig á sporbraut um hana. Þetta er nauðsynlegt að hafa í huga fyrir þá geimfara sem ætla að feta í fótspor Bruce Willis og félaga hans í myndinni Armageddon.

3.2. Ryk- og gashjúpur (haddurinn)

Yst í sólkerfinu er kjarni halastjörnu gaddfreðin en um leið og hún færist inn í hlýrri hverfi innra sólkerfisins byrjar ísinn að gufa upp (þurrgufa). Rykið og gasið sem losnar af halastjörnunni þenst út og myndar hjúp eða hadd sem umlykur kjarnann. Við þetta verður halastjarnan fyrst nógu björt til að sjást frá jörðinni. Þyngdarkraftur halastjarna er afar veikur og því þarf mjög lítið til að efni losni frá kjarnanum. Venjulega er hjúpurinn milli 100.000 til 1.000.000 km í þvermál. Hann myndast yfirleitt ekki fyrr en halastjarnan er í um eða innan við 450 milljón km fjarlægð frá sólinni (3 SE eða einhvers staðar milli Mars og Júpíters). Þegar Hale-Bopp nálgaðist sól hafði hjúpurinn myndast í meira en 800 milljón km fjarlægð frá sólu, sem er harla óvenjulegt.

Í hjúpnum er mest um vatnssameindir, en þar eru líka lífræn efnasambönd og fleira. Við komuna inn í sólkerfið er algengt að halastjörnur glati um einu prósenti af massa sínum. Þannig eru halastjörnur sem komast oft í nánd við sólina venjulega daufari en halastjörnur sem sjaldan eða aldrei hafa gert slíkt.

Þegar halastjarnan dregur í sig orkuríkt útblátt sólarljós losnar vetni úr vatnssameindum sem losna frá kjarnanum og myndar vetnishjúp. Vetnishjúpurinn umlykur gas- og rykhjúpinn og er næfurþunnur en e.t.v. um 10 milljón km breiður.

3.3. Halinn

Hali halastjarna beinist ætíð frá sólinni. Mynd: W. H. Freeman og Stjörnufræðivefurinn

Halinn er helsta sérkenni halastjarna og getur orðið tilkomumikill á næturhimninum. Hann verður til þegar sólarljósið og sólvindurinn blása gas- og rykhjúpnum í átt frá sólinni og vísar hann þess vegna alltaf burt frá henni. Halinn skiptist venjulega í rykhala og jónahala.

Rykhalinn er bjartari og styttri en jónahalinn og venjulega gulleitur en birtan frá honum myndast vegna endurvarps sólarljóss. Hann er yfirleitt 1-10 milljón km á lengd (getur orðið lengri) og stundum örlítið boginn.

Jónahalinn myndast þegar orkuríkt útblátt sólarljós rífur rafeindir af ýmsum sameindum, einkum kolmónoxíði. Við það jónast efnin og gefa frá sér bláleitt ljós. Jónahalinn er beinn og vísar alltaf beint frá sólinni.

Rykhalinn og gashalinn eru ekki endilega alltaf samsíða og geta því verið aðskildir frá hvor öðrum. Jónahalinn er stundum tífalt lengri en rykhalinn og dæmi er um yfir 300 milljón km langan jónahala.

Þegar halastjarnan heldur út úr innra sólkerfinu á ný fer hitastigið vitaskuld minnkandi svo þurrgufunarhraðinn minnkar hratt og hjúpurinn og halarnir hverfa.

4. Rannsóknir á halastjörnum

Halastjörnutilgáta Freds Whipple var staðfest í mars árið 1986 þegar alþjóðlegur floti gervitungla flaug framhjá halastjörnu Halleys. Í flotanum voru tvö japönsk geimför (Suisei og Sakigake), tvö sovésk (Vega 1 og Vega 2), eitt evrópskt (Giotto) og eitt bandarískt (International Cometary Explorer sem flaug framhjá halastjörnunni Giacobini-Zinner sex mánuðum fyrr).  Voru þetta fyrstu rannsóknarleiðangrarnir til halastjarna sem ráðist var í.

Þann 6. og 9. mars tóku Vega 1 og Vega 2 fyrstu myndirnar af kjarna Halleys úr 8900 og 8000 km fjarlægð. Gögnin voru send um borð í evrópska geimfarið Giotto og voru þau nýtt til þess að stýra því enn nær halastjörnunni. Með hjálp þessarar alþjóðlegu samvinnu tókst Giotto að komast í innan við 596 km fjarlægð frá kjarnanum þann 14. mars.

Við stefnumótið voru halastjarnan og geimfarið á miklum innbyrðis hraða (68,4 km/s) sem þýddi að árekstur við rykörður gátu laskað geimfarið. Þess vegna var Giotto útbúið 50 kg hlífðarskyldi úr áli og Kevlar, sama efni og notað er í skotheld vesti. Þrátt fyrir þessar varúðarráðstafanir rakst arða á geimfarið og sló það út. Náðist ekki samband við að aftur fyrr en einni og hálfri klukkustund síðar.

Kjarni Halleys reyndist skítugur snjóbolti, 15 km x 7,2 km x 7,2 km að stærð. Kjarninn líktist helst kolsvartri kartöflu sem endurvarpaði aðeins 2 til 4% af því sólarljósi sem á hann féll. Svo virðist sem síendurtekin ferðalög umhverfis sólina hafi skilið eftir lög úr ryki og hugsanlega lífrænum efnum þegar ísinn þurrgufaði burt.

Massi Halleys var áætlaður milli 5 x 10¹³ til 10¹⁴ kg. Sé þessi massi réttur er meðaleðlismassinn talsvert undir 1000 kg/m³ sem þýðir að kjarninn er sérstaklega gropinn. Ástæðan er líklega sú að holrými myndast innan í kjarnanum þegar gas losnar úr honum við ferðalögin framhjá sólinni.

4.1. Stardust og Deep Impact

Árið 2001 tók tilraunageimfarið Deep Space 1 ljósmyndir úr 2200 km fjarlægð af 10 km breiðum kjarna halastjörnunnar Borrelly. Hinn 2. janúar 2004 komst Stardust geimfarið í innan við 250 km fjarlægð frá halastjörnunni Wild 2 og tók í leiðinni góðar ljósmyndir af kjarnanum. Á sama tíma safnaði Stardust sýnum úr hjúpi halastjörnunnar og sneri með þau aftur til jarðar þann 15. janúar 2006.

Árekstur! Skeyti frá Deep Impact geimfarinu rakst á kjarna halastjörnunnar Tempel 1 þann 4. júlí 2005. Mynd: NASA/JPL

Þann 4. júlí 2005 varð sannkölluð flugeldasýning í geimnum þegar Deep Impact geimfarið sendi 370 kg skeyti á halastjörnunaTempel 1. Skeytið rakst á halastjörnuna með 10,2 km hraða á sekúndu. Við það myndaðist 150 metra breiður gígur og mikið magn efnis skvettist út í geiminn (10⁷ kg). Dramatískar myndir af árekstrinum gerðu stjörnufræðingum kleift að rannsaka innviði halastjörnunnar. Við efnagreiningu sáust efnasambönd eins og vatn, koldíoxíð og blásýra auk lífrænna efna sem og steintegunda á borð við ólivín, kalsít, járnsúlfít og áloxíð. Efnið sem þeyttist upp af yfirborðinu virtist álíka fíngert og hveiti. Massi Tempel 1 er 7,2 x 10¹³ kg sem þýðir að eðlismassinn er aðeins um 600 kg/m³. Allt bendir þetta til þess að halastjarnan sé mjög gropinn ruslahaugur, lauslega bundinn saman af veikum þyngdarkrafti.

Niðurstöður Stardust og Deep Impact sýna að halastjörnur eru úr efnum sem myndast við háan hita, lágan hita og í fljótandi vatni. Þetta bendir til þess að mörg þeirra efna sem finnast í halastjörnum hafi myndast við hátt hitastig nálægt sólinni áður en þau urðu innlyksa í halastjörnunum sjálfum. Allt sýnir þetta að varasamt er að draga of miklar ályktanir um hlutverk halastjarna í að færa jörðinni vatn út frá samsætuhlutföllum þeirra, sér í lagi þar sem sárafáar halastjörnur hafa verið rannsakaðar í þaula.

Árið 2004 skaut Geimstofnun Evrópu (ESA) Rosetta geimfarinu á loft. Rosetta er ætlað að eiga stefnumót við halastjörnuna Churyumov-Gerasimenko árið 2014 og verja þar tveimur árum í rannsóknir á braut um kjarnann. Með í för er lítill lendingarkanni en þetta verður í fyrsta sinn sem tilraun er gerð til að lenda geimfari á halastjörnu. Á meðan leiðangrinum stendur mun Rosetta fljúga með halastjörnunni á ferð hennar í kringum sólina.

5. Loftsteinadrífur

Agnirnar úr halanum verða eftir á braut halastjörnunnar. Fyrir kemur að jörðin ferðast í gegnum agnaslóðina og sjást þá gjarnan loftsteinadrífur. Sumar loftsteinadrífur verða reglulega, t.d. Leonítar sem verða þegar jörðin fer inn í slóð halastjörnunnar Tempel-Tuttle milli 15-20. nóvember ár hvert. Halastjarna Halleys veldur svokölluðum Óríonítum í október á hverju ári og halastjarnan Swift-Tuttle veldur svokölluðum Persítum í ágústmánuði ár hvert. Loftsteinadrífurnar virðast koma frá einum geislapunkti og eru kenndar við stjörnumerkið sem hann er í (leonítar koma t.d. frá Ljóninu (Leo)). Skýringarmyndirnar hér til hliðar sýnir hvernig staðsetning geislapunktsins ræðst af legu brautarinnar og færslu jarðar umhverfis sól.

6. Flokkun

Halastjörnum er skipt í tvo hópa eftir umferðatíma þeirra. Skammferðarhalastjörnur eða umferðarhalastjörnur hafa stuttan umferðartíma, þ.e. eru innan við 200 ár að ferðast umhverfis sólina. Flestar skammferðahalastjörnur koma frá svonefndu Kuipersbelti (frb. Kæpersbelti), svæði sem inniheldur þúsundir ef ekki milljónir íshnatta handan brautar Neptúnusar. Dæmi um skammferðarhalastjörnu er halastjarnan Halley sem hefur 76 ára umferðartíma.

Langferðarhalastjörnur hafa langan umferðartíma, þ.e. eru lengur en 200 ár að ferðast umhverfis sólina. Langferðarhalastjörnur koma frá svonefndu Oortskýi (frb. Úrtský), sem er í yfir 100.000 stjarnfræðieininga fjarlægð frá sólu (1 stjarnfræðieining jafngildir meðalfjarlægðinni milli jarðar og sólu). Sumar halastjörnurnar sem þaðan koma eru jafnvel 30 milljón ár að ljúka einni hringferð um sólu og hafa mjög ílangar brautir. Enginn veit hve margar halastjörnur leynast þar en þær gætu verið yfir billjón (þúsund milljarðar) talsins sem sveima um sólu við jaðar þyngdaráhrifa hennar. Vegna þess hve þessar halastjörnur eru langt í burtu getur þyngdarafl nálægustu fastastjarna truflað brautir einhverra þeirra þannig að þær taki að falla í átt að sólinni. Dæmi um langferðarhalastjörnur eru Hale-Bopp halastjarnan (4.200 ára umferðatími) og halastjarna Machholz.

Í sólfirð (mestu fjarlægð frá sól) eru halastjörnur algerlega óvirkar. Því er erfitt að greina á milli þeirra og lítilla tungla eða smástirna í ytra sólkerfinu, enda margir af hnöttunum þar að miklu leyti úr ís líkt og halastjörnurnar.

Dökku blettirnir eru ummerki áreksturs halastjörnunnar Shoemaker-Levy 9 við Júpíter. Mynd: NASA

Árið 1993 fundu þau Eugene og Carolyn Shoemaker ásamt David Levy halastjörnu á braut um Júpíter sem síðar varð þekkt undir heitinu Shoemaker-Levy 9 (9. halastjarnan sem þau fundu). Svo virtist sem halastjarnan hefði brotnað upp um einu ári áður og í júlí 1994 fylgdust stjörnufræðingar um víða veröld með því þegar 20 brot úr halastjörnunni lentu á Júpíter.

Skilin milli skammferðar- og langferðarhalastjarna eru stundum óljós vegna þyngdaráhrifa sem reikistjörnur hafa á þær. Á ferð inn í sólkerfið getur langferðarhalastjarna hitt fyrir gasrisa eins og Júpíter eða Satúrnus sem breyta þeim í skammferðarhalastjörnur. Nokkrar halastjörnur hafa hlotið þessi örlög þannig að þær haldast alltaf inni í innra sólkerfinu, en engin þeirra hefur greinilegan hala.

Í gegnum tíðina hafa gasrisarnir virkað sem eins konar ryksugur og sópað til sín ótal halastjörnum sem ella hefðu getað valdið usla ef þær hefðu rekist á jörðina. Má leiða líkum að því að þeir hafi gert jörðina að lífvænni stað og greitt þannig götuna fyrir framþróun lífs hér á bláa hnettinum.

7. Sólsleikjur

Kreutz sólsleikja á mynd frá SOHO gervitunglinu.

Halastjörnur eru hraðfleygustu fyrirbæri sólkerfisins. Hraði halastjörnu veltur á braut hennar í grennd við sólina. Hnöttur í himingeimnum nær mestum hraða þegar hann er í sólnánd (það er á þeim stað á braut sinni sem er næstur sólu).

Smástirnið 1995 CR og skammferðarhalastjarnan Machholz 1 fara mjög hratt í grennd við sólu. Við sólnánd eru báðir þessir hnettir átta sinnum nær sólinni en jörðin er og ná yfir 110 km hraða á sekúndu. Til samanburðar ná halastjörnurnar Halley og Hale-Bopp aðeins um 50 km hraða á sekúndu. Þetta er þó ekki mikið í samanburði svið svonefndar sólsleikjur eða sólkærar halastjörnur (e. sungrazer).

Sólsleikjur eru halastjörnur á mjög ílöngum sporbrautum sem færa þær mjög nærri sólinni. Sólsleikja sem SOHO geimfarið fann árið 1996 náði yfir 1000 km hraða á sekúndu (sem er meira en þrítugfaldur hraði tunglsins á braut um jörðina okkar). Á þessum hraða væri hægt að fara frá Reykjavík til London á innan við tveimur sekúndum!

Fræðilega séð gætu sólsleikjurnar ferðast enn hraðar eða á allt að 1600 km hraða á sekúndu ef þeir ferðuðust eins nálægt sólinni og unnt er að komast. Sólsleikjurnar lifa hratt og deyja ungar því sólin gleypir þær allar að lokum.

8. Birta halastjarna

Halastjarnan McNaught á morgunhimninum yfir Íslandi þann 9. janúar 2010. McNaught varð bjartasta halastjarnan í meira en 40 ár (náði mest birtustigi -5,5). Hún var alveg einstaklega tignarleg að sjá frá suðurhveli síðar sama mánuð. Mynd: Arnold Björnsson.

Birtustig halastjörnu ræðst af nokkrum þáttum. Í fyrsta lagi ræðst birtan af stærð halastjörnunnar og stærð yfirborðsflatarins sem efnið gufar upp af, en yfirborðsflatarmálið vex með geislanum (radíusnum) í öðru veldi.

Í öðru lagi skiptir miklu máli hve halastjarnan fer nálægt sólu. Ef hún fer nálægt sólu veldur hár hiti á yfirborði stjörnunnar því að efni gufar hratt upp af stjörnunni. Fjarlægð frá jörðu skiptir líka máli því birtustigið fellur með fjarlægðinni í öðru veldi (sem er skiljanlegt þegar haft er í huga að flatarmálið sem geislarnir falla á vex með fjarlægðinni í öðru veldi). Þetta þýðir að ef tvær halastjörnur eru jafnbjartar og önnur er tvöfalt lengra í burtu frá okkur en hin, þá er sú sem er lengra í burtu fjórum sinnum daufari en sú sem er nær okkur (fjarlægðin er 2x meiri og 2²=4). Einnig er halinn lengri og tilkomumeiri eftir því sem halastjarnan fer nær jörðu.

Uppruni halastjörnunnar skiptir einnig miklu máli. Stjörnur sem hafa skamman umferðartíma og eru búnar að hringsóla ótal sinnum umhverfis sólina hafa jafnframt losað sig við megnið af því efni sem lá áður frekar laust á yfirborðinu. Virknin á þeim stjörnum er að miklu leyti bundin við stróka sem stíga upp frá sprungum og glufum í yfirborðinu. Yfirborð þessara halastjarna er tiltölulega dökkt því dökkt ryk (m.a. kolefnissambönd) situr eftir þegar ísinn í ystu lögunum hefur gufað upp. Halastjörnur með langan umferðartíma, sem hafa tiltölulega nýlega lent í því að falla inn á við í átt að sólinni, eru með meira magn rokgjarnra efna á yfirborðinu og sólvindurinn blæs því meira efni utan af þeim en fyrrnefnda hópnum.

Loks verður að hafa í huga staðsetningu halastjarna á himninum. Mjög ólíklegt er að þær sjáist héðan á sumrin vegna bjartra sumarnátta. Eins geta þær verið í stjörnumerkjum á suðurhveli, sem sjást alls ekki frá Íslandi, eða í stjörnumerkjum sem sjást illa á þeim árstíma sem þær gera vart við sig á himninum. Hale-Bopp halastjarnan, sem prýddi næturhiminninn á Íslandi veturinn 1996-1997, var til að mynda sérlega áberandi hér þegar hún var í stjörnumerkinu Stórabirni. Á sama tíma sást hún illa eða ekki frá suðurhveli jarðar því Stóribjörn er mjög nálægt norðurpól himins.

Skömmu áður en Hale-Bopp heimsótti jarðarbúa gerði halastjarnan Hyakutake sig heimakomna á næturhimninum (veturinn 1995-1996). Hyakutake var björt vegna þess að þegar hún var næst jörðu var hún í aðeins 15 milljón km fjarlægð (0,1 stjarnfræðieining) en einungis 32 halastjörnur hafa komið nær jörðu frá því að mælingar hófust. Hale-Bopp halastjarnan var aftur á móti á meðal stærstu halastjarna sem sést hafa og var sjáanleg með berum augum í u.þ.b. eitt og hálft ár, sem er met. Ef hún hefði farið jafnnærri jörðinni og Hyakutake hefði hún orðið svo björt að hún hefði sést að degi til og komist þar með í hóp björtustu halastjarna sem sögur fara af.

Ef skoða á halastjörnu er best að fara út fyrir bæinn á þeim tíma sem hún er tiltölulega hátt á himni. Með þessu móti er hægt að draga úr áhrifum ljósmengunar og lofthjúpsins (þurfum að horfa mun lengri vegalengd í gegnum lofthjúpinn þegar fyrirbæri eru lágt á himninum). Einnig er gott að hafa í huga að það tekur augun allt að 30 mínútur að venjast myrkrinu. Halastjörnur er best að skoða með handsjónauka eða stjörnusjónauka (með lítilli stækkun).

Halastjarnan McNaught var einstaklega tignarleg á kvöldhimninum á suðurhveli í janúar 2007. Hér sést halastjarnan, hali hennar og tunglið frá Paranal-stjörnustöð ESO í Chile. Mynd: S. Deiries/ESO

9. Leit að halastjörnum

Áhugamenn hafa fundið fjöldann allan af halastjörnum í gegnum tíðina og eru margar þeirra nefndar eftir þeim sem fundu þær (ef þeir hafa fundið margar halastjörnur eru þær aðgreindar með númerum). Lengi vel hefur leit að halastjörnum verið verkefni sem hentar áhugamönnum sérstaklega vel því illmögulegt er að fá tíma í stjörnusjónaukum atvinnumanna til verkefna eins og halastjörnuleitar sem óvíst er með árangurinn af. Spurn eftir tíma í sjónaukunum er oftast margfalt meiri en framboðið og því lenda svona „leitarverkefni“ aftarlega á merinni.

Mjög hefur þrengst um tækifæri áhugamanna til þess að finna halastjörnur á síðastliðnum áratug því nú eru komnar til sögunnar sjálfvirkar stjörnustöðvar sem skima himininn á hverri nóttu í leit að halastjörnum. Þær notast við hugbúnað sem sér færslu hnatta innan sólkerfisins (t.d. halastjarna) en stjörnurnar í bakgrunninum eru svo fjarlægar að þær virðast alltaf vera á sama stað. Nýfundnar halastjörnur sem ganga undir heitum eins og Linear XX eða Neat XX hafa fundist með sjálfvirkum stjörnusjónaukum.

Hér að ofan var fjallað um sólsleikjur sem hafa einkum fundist með SOHO-sólarsjónaukanum. Hann hefur reynst langdrýgstur við leit að halastjörnum undanfarin ár enda eru þær orðnar yfir 1000 talsins.

10. Uppruni vatns og lífs á jörðinni

Í sögu jarðar kom oft fyrir að halastjörnur rákust á jörðina. Slíkir árekstrar léku stórt hlutverk í þróun jarðar, sér í lagi snemma í sögu hennar, fyrir milljörðum ára. Margir vísindamenn telja að vatnið á jörðinni og lífræn efnasambönd sem komu lífinu af stað hafi að hluta til komið frá halastjörnum. Þetta er ein helsta ástæðan fyrir því hve vísindamenn eru spenntir fyrir því að rannsaka halastjörnur.

Sjá nánar: Uppruni vatns á jörðinni

Tengt efni

• Uppruni vatns á jörðinni

• Deep Impact

• Stardust

• Rosetta

• Halastjarnan PANSTARRS

• Halastjarnan ISON

• Halastjarnan C/2013 A1 (Siding Spring)

Fréttir af halastjörnum

• Deep Impact heimsækir Hartley 2

• Stardust heimsækir halastjörnuna Tempel 1

• Jólahalastjarnan Lovejoy yfir Paranal

Heimildir

1. Universe. 2004. Freedman, Roger A., Kaufmann, William J. W.H. Freeman & Company, New York.
2. Sagan, Carl. 1980. Cosmos. Random House, New York.
3. Sagan, Carl og Druyan, Ann. 1997. Comet. Ballantine Books, New York.
4. Reddy, Francis „Comets“ 18. júlí 2004 skoðað 11. janúar 2005. http://www.astronomy.com/asy/default.aspx?c=ss&id=78
5. Heimasíða SOHO-sólarsjónaukans
6. http://cometography.com/
7. http://www.comethunter.de/
8. http://www2.jpl.nasa.gov/sl9/ 

Hvernig vitna skal í þessa grein

• Sævar Helgi Bragason (2010). Halastjörnur. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornufraedi.is/halastjornur (sótt: DAGSETNING).