Dynamics

az üstökösök jellemzően excentrikusabb és hajlamosabb pályákon vannak, mint a Naprendszer többi égitestje. Általában az üstökösöket kezdetben két dinamikus csoportba sorolták: a rövid periódusú üstökösök, amelyek keringési periódusa rövidebb, mint 200 év, és a hosszú periódusú üstökösök, amelyek keringési periódusa hosszabb, mint 200 év. A rövid periódusú üstökösöket két csoportra osztották: a Jupiter-család üstökösei, amelyek periódusai körülbelül 20 évnél rövidebbek, és a Halley-típusú üstökösök, amelyek periódusai 20 évnél hosszabbak, de 200 évnél rövidebbek. 1996-ban Harold Levison amerikai csillagász új taxonómiát vezetett be, amely a Tisserand paraméternek nevezett mennyiséget tartalmazta:

T = aJ/a + 2 1/2 cos i

ahol a, e és i az üstökös pályájának félmajori tengelye, excentricitása és dőlése, az aJ pedig a Jupiter pályájának félmajori tengelye. A Tisserand paraméter megközelítőleg állandó az adott üstökös pályáján, és a francia csillagász, az F. D. D. D. Tisserand hozta létre annak érdekében, hogy felismerje és azonosítsa a visszatérő periodikus üstökösöket, annak ellenére, hogy pályájukat a Jupiter zavarta.

a Jupiter családba tartozó üstökösök Tisserand (T) paraméterei 2,0 és 3,0 között vannak, a Halley-típusú és a hosszú periódusú üstökösök T értéke pedig 2,0 alatt van. Az aszteroidák T értéke általában nagyobb, mint 3,0. Vannak azonban olyan periodikus üstökösök, amelyek pályája 3-nál nagyobb T-értékre fejlődött, és vannak olyan aszteroidák, amelyek T-értéke 3-nál kisebb. Az utóbbiak közül sokról kimutatták, hogy valószínűleg kihalt vagy inaktív üstökösmagok.

a dinamikai csoportok másik fontos különbsége az orbitális dőléseloszlásuk. A Jupiter-család üstökösei általában olyan pályákkal rendelkeznek, amelyek szerényen hajlanak a ekliptika (a Föld pályájának síkja), hajlamuk körülbelül 35-ig kb 6. A Halley-típusú üstökösök hajlamai sokkal magasabbak lehetnek, beleértve a retrográd pályákat is, amelyek a Nap körül az ellenkező irányba mennek, bár nem teljesen randomizáltak. A hosszú periódusú üstökösök teljesen véletlenszerű hajlamokkal rendelkeznek, és minden irányból megközelíthetik a bolygórendszert. Ennek eredményeként a Jupiter család üstököseit “ekliptikus üstökösöknek” is nevezik, míg a hosszú periódusú üstökösöket “majdnem izotróp üstökösöknek” is nevezik.”

az üstökös pályáinak hajlamai fontos nyomokat adnak eredetükre. Mint fentebb említettük, a dinamikus szimulációk azt mutatják, hogy a Jupiter-család üstökösének nagy koncentrációja az ekliptika közelében csak egy lapított üstökösforrásból származhat. Ez a forrás a Kuiper-öv, a Neptunusz pályáján túli jeges testek lapított korongja, amely legalább 50 AU-ig terjed a naptól. A Kuiper-öv Analóg az aszteroida övvel, és jégben gazdag testekből áll, amelyeknek soha nem volt elég ideje, hogy nagyobb bolygóvá alakuljanak.

pontosabban, a Jupiter-család üstököseinek forrását szétszórt korongnak, a Kuiper-öv üstököseinek nevezik, amelyek hajlamosabb és excentrikusabb pályán vannak, de a Perihélia közel van a Neptunuszhoz. A Neptunusz gravitációsan szétszórhatja az üstökösöket a szétszórt korongról befelé, hogy Jupiter-család üstökösévé váljon, vagy kifelé az Oort-felhőbe.

a fent leírtak szerint a hosszú periódusú üstökösök forrása az Oort-felhő, amely körülveszi a Naprendszert, és csillagközi távolságokig terjed. Ennek felismerésének kulcsa az orbitális energiák eloszlása volt, ami azt mutatta, hogy a hosszú periódusú üstökösök nagy része nagyon távoli pályán volt, félmajor tengelye ~25 000 AU vagy annál nagyobb volt. Az Oort-felhőben lévő üstökösök pályája olyan távoli, hogy véletlenszerűen elhaladó csillagok és a Galaktikus korong árapályerői zavarják őket. A dinamikus szimulációk ismét azt mutatják, hogy az Oort-felhő az egyetlen lehetséges magyarázat a nagyon távoli pályákkal rendelkező üstökösök megfigyelt számára, amelyek még mindig gravitációsan kötődnek a naprendszerhez.

az Oort felhő üstökösök mind dőlésszögben, mind orientációban véletlenszerű pályákon vannak. Vannak azonban eltérések a véletlenszerűségtől, amelyek feltárják a Galaktikus dagály fontosságát az üstökösök küldésében a látható régióba, ahol megfigyelhetők. A Galaktikus árapálynak és a csillagperturbációknak együtt kell működniük, hogy új, hosszú periódusú üstökösök állandó állapotú áramlását biztosítsák.

az Oort-felhőben az üstökösök kialakulásának általános magyarázata az, hogy az óriásbolygók régiójának jeges bolygói. Ahogy kialakultak, a növekvő óriásbolygók gravitációsan szétszórták a fennmaradó planetezimálokat zónáikból. Ez nem hatékony folyamat, a kidobott üstökösöknek csak körülbelül 4% – át fogják be az Oort felhőbe. A többi nagy részét hiperbolikus pályákon bocsátják ki a csillagközi térbe.

az is lehetséges, hogy ha a nap csillagok halmazában alakult ki, mint a legtöbb csillag, akkor üstökösöket cserélhetett a közeli csillagok növekvő Oort-felhőivel. Ez jelentősen hozzájárulhat az Oort felhő népességéhez.

a Halley-típusú üstökösök forrása köztes hajlamaikkal és excentricitásukkal még mindig vita tárgyát képezi. Mind a szétszórt lemezt, mind az Oort felhőt forrásként javasolták. Lehet, hogy a magyarázat a két üstökös tározó kombinációjában rejlik.

a csillagászok gyakran vitatják a csillagközi üstökösök létezését. Csak néhány megfigyelt üstökös rendelkezik hiperbolikus pályamegoldásokkal, és ezek mindig alig hiperbolikusak, excentricitásukkal körülbelül 1,0575-ig. Ez olyan üstökösöket jelent, amelyek túlzott sebessége körülbelül 1-2 km (0.5-1 mérföld) másodpercenként, ami nagyon kicsi és valószínűtlen érték, tekintve, hogy a Nap mozgása a közeli csillagokhoz képest körülbelül 20 km (12 mérföld) másodpercenként. Egy valóban csillagközi üstökös ezzel a túlzott sebességgel excentricitása lenne 2.