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Gennady Borisov发现的星际彗星2I/鲍里索夫(2I/Borisov)即将成为天文界注目焦点

夏威夷双子座天文台(Gemini Observatory)最近所拍摄的2I /鲍里索夫(2I/Borisov)彗星双色复合图像,这是我们有史以来侦测到第二个穿越

夏威夷双子座天文台(Gemini Observatory)最近所拍摄的2I /鲍里索夫(2I/Borisov)彗星双色复合图像,这是我们有史以来侦测到第二个穿越我们太阳系的星际天体。 蓝色和红色虚线是由于彗星移动而呈线状的背景恒星影像。 COMPOSITE IMAGE BY GEMINI OBSERVATORY/NSF/AURA

(36500365uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:MICHAEL GRESHKO 编译:邱彦纶):天文学家对这颗新发现天体的初步观测,让我们得以一窥来自另一个恒星系统中的稀客。

8月30日破晓前的凌晨时分,一位名为格纳迪. 鲍里索夫(Gennady Borisov)的业余天文学家发现了一位外星访客:来自我们太阳系之外的彗星。 这颗现在命名为2I /鲍里索夫(2I/Borisov)的天体,是我们在邻近宇宙内所发现第二个经确认的星际天体。

现在,随着世界各地的大型望远镜将目光转向鲍里索夫彗星,天文学家逐渐收集许多有关彗星成分和行进路径的诱人线索。 每一项新的数据,都揭露了更多鲍里索夫来源恒星系统的化学性质,也回过头来让我们得知太阳系在宇宙中究竟有多么独一无二。

第一位已知的星际访客是名为斥侯星('Oumuamua)的彗星,在2017年发现时它已经头也不回地远离太阳系。 这让天文学家加快脚步,试图解答这颗彗星更为神秘的特征,包括它那奇特的椭圆形状。 但最终,斥侯星留给我们的问题远多过于答案。

相较之下,鲍里索夫彗星目前正要向太阳系接近,而且到年底之前观测的条件只会愈来愈好。 贝尔法斯特女王大学(Queen’s University Belfast)的天文学米凯莱. 班尼斯特(Michele Bannister)表示:「就成分研究来说,我们能做的事实在太多了! 」

尽管如此,时间还是相当紧迫,天文学家现在正争先恐后地向全世界的大型望远镜提出观测计划,以确保能够收集到更多的详细数据。

「嘿,这实在让人沮丧,我们还没准备好,还没有做好功课。 」夏威夷大学(University of Hawaii)天文研究所的天文学家凯伦. 米琪(Karen Meech)表示,「我想这是大自然在跟我们说,你最好不要措手不及! 」

这就是为什么天文学家迫不及待地整理初期数据,想要好好仔细看清这个来自另一个恒星系统的碎片。

从事彗星研究的美国西南研究院(Southwest Research Institute)天文动力学专家卢克. 多恩斯(Luke Dones)说:「基本上,我的整个职业生涯就是一直在等待这样的事件,最后竟然真的能够实现,这实在太令人兴奋了。 」

喷发氰化物

也许最不寻常的一件事就是──鲍里索夫彗星看起来有多么地寻常。 西班牙、波兰和荷兰天文学家的初期观测结果显示,鲍里索夫彗星看起来与我们太阳系内的彗星非常相似,表面覆盖着富含碳的尘埃,而呈现淡红色。

鲍里索夫彗星的成分也很像太阳系的彗星。 包括米琪和贝尔法斯特女王大学的天文学家艾伦. 菲茨西蒙斯(Alan Fitzsimmons)在内的研究团队,在9月27日提交了一篇论文到《天文物理期刊通讯》(Astrophysical Journal Letters),研究中提到当太阳光加热鲍里索夫彗星的冰冷表面时, 彗星每秒会喷发出约170克的氰化物。

氰化物不足为奇,这是天文学家经常在太阳系彗星发现的前几种化学物质。 鲍里索夫的气体量也并不特别,与赛丁泉彗星(Comet Siding Spring)在2014年飞越太阳系内侧时相比,它所喷发的气体量不到一半。

研究人员还大略估算出深藏在气体和尘埃形成的彗星包晕(halo)中的彗核大小。 目前看来,彗核的宽度不超过8公里,最有可能介于0.8公里到3.2公里之间。

多恩斯表示,「这实在让人出乎意料,斥侯星那么的特别,但这个天体看起来就像是颗典型的太阳系彗星。 」

模糊轨迹

此外,一个波兰天文学家团队首度试图追踪鲍里索夫彗星在星际空间中的轨迹。 在他们上传到预印本平台arXiv的论文中提到,鲍里索夫彗星在大约100万年前,通过恒星系统克鲁格(Kruger) 60附近5.4光年内的范围。

研究团队表示,当时他们计算得到鲍里索夫正以每小时约1万2400公里的平凡速度前进,尽管研究人员强调分析将随着观测数据增加而改变,但他们认为克鲁格60恒星系统很可能是鲍里索夫彗星的起源之地。

这个波兰团队先前已对许多于太阳系遥远外围形成的彗星进行类似的计算工作,且深获肯定。 但在此时,任何试图回溯鲍里索夫彗星路径的研究都会被放大检视。

米琪表示,「我认为这实在是言之过早,」首先,虽然我们已经对鲍里索夫彗星的路径有充分的了解,足以确认它来自星际空间,但它在太空中的确切路径仍然有些不确定性存在。 部分原因是因为我们观测这个天体的时间相当短暂,而且鲍里索夫彗星笼罩在尘埃和气体之中,这让我们很难确定它的中心位置。

目前鲍里索夫彗星在夜空中的位置,仍然位在地平线附近的低空之中。 这表示来自彗星的光线在抵达我们的望远镜之前,会穿过更多的空气,更不用说大气层会让测量结果出现更大的潜在误差。

「我们的伙伴看到的是...... 大量但非常不准确的数据,」米琪如此表示,「这并不是因为大家都很马虎,而是要测量模糊天体的确切中心位置确实相当困难。 」

当太阳光加热鲍里索夫彗星时,从表面飞出的灰尘和气体也可能和火箭喷发的气体有相同的作用,略为改变彗星的运动轨道。 天文学家还无法妥善处理这些非重力因素,因此也无法在计算中将之纳入考虑。

最重要的是,要回溯鲍里索夫彗星的路径,还得要将时钟往回拨,确定银河系内恒星过去的位置。 但目前由欧洲太空总署(European Space Agency)盖亚(Gaia)卫星所提供全世界最好的银河系恒星测绘结果,仍仅涵盖银河系众多恒星中一小部分的3D运动数据。

班尼斯特表示:「我们必须制作银河系的3D电影,不仅要倒带播放,还得考虑重力扰动的影响,甚至无法知道这些恒星一开始的位置,只能知道它们上一个停留之处。 」

从目前的情况来看,这些误差妨碍了短期的轨道估测。 西南研究院的天文学家马克. 布伊(Marc Buie)很希望能够观察到鲍里索夫彗星直接通过数颗恒星前方,这么一来,他就够更准确地辨别彗星的大小和形状。 但布伊表示,要计划这样的观测,我们对鲍里索夫彗星轨道的理解程度,要比目前更精确数千倍才行。

「如果你不知道它现在在哪,也不知道在一年的时间尺度内,它会走到太阳系的哪个位置,那怎么可能会知道它在100万年前是来自哪颗恒星呢? 」他说,「我非常、非常地怀疑我们现在有能力知道它的起源之地。 」

精彩的还在后头

尽管如此,研究鲍里索夫彗星的努力才刚刚开始。 在明年或是更长的一段时间内,这颗彗星将一直在夜空之中,观测的最佳时机即将到来。 彗星将在12月8日前后最接近太阳,科学家纷纷提出使用世界最大型望远镜的观测计划,包括哈伯太空望远镜(Hubble Space Telescope)、欧洲南方天文台(European Southern Observatory)的超大望远镜(Very Large Telescope),以及阿塔卡玛大型毫米及次毫米波数组(ALMA),都准备拭目以待。

出于现实原因,人类不会派遣孤注一掷的飞掠任务前往这颗彗星。 不过,英国非营利性组织「星际研究行动」(Initiative for Interstellar Studies)的研究人员计算得知,如果想让宇宙飞船抵达鲍里索夫彗星,必须得在2030年, 搭载美国航天总署(NASA)尚未开始运作的最强大火──太空发射系统(Space Launch System)升空。

好消息是,当下次再有像鲍里索夫彗星和斥侯星这样的彗星从我们附近经过时,我们应该已经做足准备。 天文学家预计,正在智利兴建的大型综合巡天望远镜(Large Synoptic Survey Telescope,简称LSST)将能探测到更多的星际天体。

「在发现鲍里索夫彗星之前,我们估计当大型综合巡天望远镜开始运作之际...... 每年能够发现一个星际天体,」布伊表示,「但如果现实情况显示星际天体其实更为普遍,而且有更为多样的外观和特性──哇,我们可能正经历一个让人非常、非常兴奋的时代。 」

布伊补充说明,大型综合巡天望远镜或许能在星际天体接近时,更快地探测到,为我们争取更多的观测时间,甚至是让我们有机会去实地造访。 事实上,拦截器的概念已经开始成形。 今年6月,欧洲太空总署宣布将在2028年发射彗星拦截器(Comet Interceptor)任务,停靠在地球外的重力中性点(gravitational neutral point)待命,准备飞掠造访新到来的太阳系彗星, 甚至是下一颗星际彗星。

「我认为能准备好一艘宇宙飞船造访这类天体真是太好了! 」多恩斯表示,「人类可是完全没有探索过它们呢! 」




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