bélyegkép|250px|A Hale–Bopp-üstökös
Az üstökös olyan naprendszerbeli égitest, amely a Nap körül, általában elnyújtott pályán kering, és a Nap közelébe érve jellegzetesen fényes kómája és csóvája fejlődik – mindkét jelenség legfőbb oka az üstökösmagot érő napsugárzás. Maguk az üstökösmagok lazán összekapcsolódó jégből, porból és szikladarabokból állnak, méretük néhány kilométertől néhány tíz kilométerig terjed.
Az üstökösök keringési ideje változó, néhányszor tíz évtől több száz vagy több ezer évig is terjedhet, miközben némelyikről feltételezhető, hogy csak egyetlenegyszer halad át a belső Naprendszeren, mielőtt kilökődik a csillagközi térbe. A rövidperiódusú üstökösökről úgy gondolják, hogy a Kuiper-övből vagy a Neptunusz pályáján túl található szórt korongból származnak.Comets - Relics from the birth of the Solar System , Björn Davidsson, Uppsala University, 2008 A hosszúperiódusú üstökösök valószínűleg a Naptól jóval nagyobb távolságból erednek, az Oort-felhőből. Az üstökösöket a Naprendszer ezen távoli zónáiból (a Kuiper-öv objektumai esetében) a külső bolygók vagy (az Oort-felhő objektumai esetében) közeli csillagok perturbációja vagy ütközések eredménye löki a Nap irányába.
Az üstökösök törmelékből álló csóvát hagynak maguk után. Ha az üstökös keresztezi a Föld pályáját, azon a ponton, ahol a Föld áthalad a csóva törmelékhalmazán, meteorzápor keletkezhet. A Perseidák meteorraj minden évben augusztus 9. és 13. között éri el a Földet, miközben az áthalad a Swift–Tuttle-üstökös pályáján. Az Orionidák meteorraj forrása a Halley-üstökös.
Az üstökösöket a kóma vagy a csóva jelenléte különbözteti meg a kisbolygóktól, bár egyes nagyon öreg üstökösök, melyek összes illékony anyagukat elvesztették, kisbolygóra emlékeztető objektummá válhatnak."What is the difference between asteroids and comets?", Rosetta FAQ, ESA A kisbolygókról az is feltételezhető, hogy máshonnan származnak, mint az üstökösök; a Naprendszernek nem a külső, hanem a belső részében jöttek létre.Near Earth Object Program FAQ , NASA Az újabb felfedezések mindazonáltal kissé elmosták a határokat a kisbolygók és üstökösök között."Comet samples are surprisingly asteroid-like" , New Scientist, 24 January 2008
2008 szeptemberében 3535 üstökös volt ismert,Known populations of solar system objects: , Wm. Robert Johnston melyek közül több száz rövidperiódusú. Ez a szám gyorsan emelkedik, bár ez a lehetséges összes üstökösnek csak egy töredékét adja: az üstökös-szerű testek száma a külső Naprendszerben elérheti az egy billiót.How many comets are there?, ESA (Rosetta) A szabad szemmel észlelhető objektumok száma évente átlagosan egy,The Rate of Naked-Eye Comets from 101 BC to 1970 AD, A. Lewis Licht, University of Illinois, October 1998 bár ezek közül sok halvány, vagy nem látványos.
Az üstökösök csillagászati jelölése a 24px, amely egy korongból és egy hajszerű farokból áll.
Fizikai jellemzők 250px|bélyegkép|jobbra|A Tempel 1 magja a Deep Impact felvételén. A mag körülbelül 6 kilométer átmérőjű
Az üstökösmag Az üstökösmagok mérete 100 méter és több mint 40 kilométer között mozog. Gyakran „piszkos hólabdának” nevezik, bár a friss megfigyelések száraz, poros vagy sziklás felszínt mutattak, ami arra utal, hogy a jég a kéreg alatt rejtőzik (lásd Vita az üstökösök összetételéről). Az üstökösmagok meglehetősen szabálytalan alakúak, sima és durva felületek, benyomódások, hegygerincek, dombok, becsapódási kráterek és robbanási tölcsérek egyaránt előfordulhatnak, mivel tömegük (és így gravitációjuk) nem elégséges a gömbalak kialakulásához. A mag szerkezete porózus, térfogatának 60%-a (vagy annál is több) lehet légüres tér.
Az üstökösmag jellemzően négyféle anyagból áll:
szilikátokból, melyek oxigénben, szilíciumban és különféle fémekben gazdagok. Ezek a vegyületek alkotják a sziklákat és kőzeteket. szulfidokból, ahol a kén vassal és nikkellel alkotott vegyületei a leggyakoribbak szerves vegyületekből, például szén-monoxidból, szén-dioxidból, metánból, ammóniából, metanolból, hidrogén-cianidból, formaldehidből, etanolból és etánból, és esetleg más összetettebb molekulákból, például hosszúláncú szénhidrogénekből és aminosavakból."1997 Apparition of Comet Hale-Bopp: What We Can Learn from Bright Comets", Karen Meech, Planetary Science Research Discoveries, February 14, 1997Test boosts notion that comets brought life , CNN, April 6, 2001"Stardust Findings Suggest Comets More Complex Than Thought", NASA, December 14, 2006 illékony anyagokból, melyek szobahőmérsékleten folyékony vagy gáz halmazállapotúak, de a bolygóközi térben megfagytak. Az üstökösökben legnagyobb arányban a vízjég fordul elő.
Meglepő módon az üstökösmagok a Naprendszer ismert objektumai közül a legsötétebbek közül valók. A Giotto űrszonda megállapította, hogy a Halley-üstökös magja körülbelül a ráeső fény 4%-át veri vissza, míg a Deep Space–1 mérései szerint a Borrelly-üstökös esetében ez az érték 2,4% és 3% közötti (összehasonlításképp, az aszfalt a ráeső fény 7%-át veri vissza). Feltételezik, hogy a sötét felszíni anyagok összetett szerves vegyületek. A Nap hője elpárologtatja az illékony vegyületeket, a nehéz hosszúláncú anyagokat meghagyva, melyek gyakran nagyon sötétek. Az üstökösfelszínek ezen sötétsége lehetővé teszi a gázkibocsátás fenntartásához szükséges mennyiségű hő elnyelését.
A kóma és a csóva A külső Naprendszerben az üstökösök fagyott állapotban maradnak, és kis méretük miatt rendkívül nehéz őket a Földről észlelni (bár a Kuiper-övben néhány üstökösmagot sikerült megfigyelni)."Hubble Detection of Comet Nucleus at Fringe of Solar System", NASA Ahogy egy üstökös megközelíti a belső Naprendszert, a napsugárzás hatására a víz, a megfagyott gázok és más illékony anyagok párologni kezdenek és kiáramlanak a magból, a korábban beléjük fagyott szilikátok, szulfidok és szerves vegyületek részecskéit is magukkal rántva. Az így kiáramló porok és gázok hatalmas, rendkívül ritka légkört alkotnak az üstökös körül, melyet kómának hívnak. A porrészecskék hamar elszakadnak a gázoktól, és a Nap sugárzásának nyomása, valamint a napszél hatására egy óriási csóvát alkotnak, ami a Nappal ellenkező irányba mutat.
A kiáramló gáz és por különálló csóvát alkotnak, némileg eltérő irányba mutatva. A kiáramló por az üstököspálya nyomán oly módon marad meg, hogy gyakran görbevonalú csóvát formáz. Egyidejűleg a gázokból álló ioncsóva mindig a Nappal ellenkező irányba mutat, mivel erre a gázra sokkal erősebben hat a napszél, mint a porra, így inkább a mágneses erővonalakat követi, mint a pályagörbét. Miközben a szilárd mag átmérője általában kisebb, mint 50 km, a kóma nagyobb lehet a Napnál, míg az ioncsóvák esetében megfigyeltek már 1 csillagászati egység (150 millió kilométer) vagy annál nagyobb hosszt is.Yeomans, Donald K. "Comet World Book Online Reference Center. 2005. Also available from World book @ NASA here . Ludwig Biermann megfigyelései a Nappal ellentétes irányú csóvákról nagymértékben hozzájárultak a napszél felfedezéséhez.http://adsabs.harvard.edu/abs/1963SSRv....1..553B
Az ioncsóva a Nap ibolyántúli sugárzásának a kóma részecskéire ható fényelektromos jelenség révén jön létre. Amikor a részecskék ionizálódnak, pozitív elektromos töltésűek lesznek, amely „indukált magnetoszférát” alakít ki az üstökös körül. Az üstökös és az indukált mágneses mező akadályt képez a kifelé fújó napszél részecskéi számára.
A kómát és a csóvát is megvilágítja a Nap, ami a Földről is láthatóvá válhat, amikor az üstökös a belső Naprendszeren halad át. A por közvetlenül veri vissza a napfényt, a gázok pedig az ionizáció miatt „izzanak fel”. A legtöbb üstökös túl halvány ahhoz, hogy távcső nélkül lehessen látni, de minden évtizedben van néhány, amelyik elég fényes ahhoz, hogy szabad szemmel is észlelhető legyen. Az üstökösök alkalmanként hirtelen és óriási gáz- és porkilökődést produkálhatnak: ekkor a kóma mérete átmenetileg nagyban megnövekszik. Ez történt 2007-ben a Holmes-üstökössel.
1996-ban felfedezték, hogy az üstökösök röntgensugárzást bocsátanak ki. Ezek a sugarak meglepték a kutatókat, mivel jelenlétüket egyetlen korábbi elmélet sem jósolta meg. A röntgensugarakról úgy vélik, hogy az üstökösök és a napszél kölcsönhatása okozza őket: amikor az erősen töltött ionok átrepülnek az üstökös légkörén, az üstökös atomjaival és molekuláival ütköznek. Ezen ütközések nyomán az ionok egy vagy több elektront fognak be, ami röntgensugarak és ibolyántúli fotonok kibocsátásához vezet.
Az üstökösök sorsa A Jupiter család üstökösei (JFC) és a hosszúperiódusú üstökösök (LPC) úgy tűnik, hogy meglehetősen eltérő módon halványulnak el. A JFC-k aktívak maradnak a körülbelül 10 000 éves vagy 1000 keringésnyi élettartamuk alatt, míg az LPC-k sokkal hamarabb eltűnnek. Az LPC-knek csak 10%-a él túl több mint 50, Naphoz közeli perihélium-áthaladást, és csak 1%-a több mint 2000-et. Végül az üstökösmagban található illékony anyag nagy része elpárolog, és az üstökös egy kis, sötét, élettelen szikladarab marad,"If comets melt, why do they seem to last for long periods of time?", Scientific American, November 16, 1998 ami egy kisbolygóra hasonlít. Az is ismert, hogy egyes üstökösök nagyobb darabokra szakadnak, ahogy az a Schwassmann-Wachmann 3 üstökössel történt 2006-ban.Pálfi Dénes – Kozmikus kőrakás szerkezetű üstökös? Ezt okozhatja a Nap vagy egy nagyobb bolygó árapályereje, az illékony anyag „robbanása”, vagy más, még ismeretlen ok is.
Néhány üstökös jóval látványosabb véget ér – vagy a Napba zuhan,"SOHO analyses a kamikaze comet", ESA, 23 February 2001 vagy egy bolygónak vagy más testnek ütközik. A korai Naprendszerben az üstökösök és bolygók valamint holdak ütközése gyakori volt: a holdkráterek némelyikét feltehetően üstökösök becsapódása okozhatta. Nemrégiben egy bolygó és egy üstökös ütközése következett be, amikor 1994-ben a Shoemaker–Levy 9 darabjaira szakadva a Jupiterbe zuhant.
A korai Földbe számos üstökös és kisbolygó csapódott be. Sok tudós hiszi, hogy a fiatal Földet bombázó üstökösök (körülbelül 4 milliárd éve) juttatták el bolygónkra azt a nagy mennyiségű vizet, ami ma az óceánokat megtölti, vagy legalábbis annak jelentős részét. Más kutatók kételkednek ebben a feltevésben."Earth's water brewed at home, not in space" , New Scientist Space, 25 September 2007 A szerves molekulák kimutatása az üstökösökben olyan spekulációkhoz vezetett, hogy az üstökösök, vagy meteoritok hozhatták az élet előfutárait – vagy magát az életet – a Földre. Még mindig sok földközeli üstökös van, de egy kisbolygóval való ütközés jóval valószínűbb, mint egy üstökössel.
Gyanítható, hogy az üstökös-becsapódások hosszú időskálán mérve a Holdra is jelentős mennyiségű vizet juttattak el, amelynek egy része holdjég formájában maradhatott meg.
Pályatulajdonságok bélyegkép|346px|jobbra|A Kohoutek üstökös (piros) és a Föld (kék) pályái. Látható az üstököspálya nagy excentricitása és az üstökös gyorsabb mozgása a Nap közelében
A legtöbb üstökös elnyúlt ellipszispályán mozog, a keringés során a Nap közelében is elhalad, majd az útja többi részét a Naprendszer külső tartományaiban teszi meg. Az üstökösöket gyakran keringési idejük szerint csoportosítják.
Rövidperiódusú üstökösöknek általában azokat nevezzük, melyeknek keringési periódusa kisebb, mint 200 év. Többnyire az ekliptika síkjában mozognak, a bolygókkal megegyező irányban. A pályáik aphéliuma tipikusan a külső bolygók körzetében van (a Jupiternél és azon túl); például a Halley-üstökös aphéliuma kissé a Neptunusz pályáján kívülre esik. A legkisebb távolságra az Encke-üstökös jut, mely soha sem lép a Jupiter pályáján túlra. A rövidperiódusú üstökösöket tovább osztályozzák a Jupiter családra (20 évnél rövidebb periódus) és a Halley családra (20 és 200 év közötti periódus).