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簡介:2019年8月,來自系外不知名的彗星進入人們視野中。不尋常的構成,尤其是它比其他在同距離觀測到彗星更高的一氧化碳濃度,顯示了其有可能是圍繞紅矮星而形成的。另一種可能性是其高一氧化碳濃度是較小行星的碎片。2I/Borisov有9個足球場大小,相對較小。

現在,憑藉來自NASA哈勃天文望遠鏡和美國射電天文臺的阿塔卡瑪大型毫米波天線陣(ALMA)的觀測資料,天文學家們已經瞭解到,2I/Borisov的物質構成十分不同尋常。具體來說就是,與同距離(距太陽2億英里(3億公里)內)的已觀測到的所有其他彗星相比,它的一氧化碳濃度更高。

科學家們認為,這表明了這顆彗星可能形成於一顆紅矮星周圍——一種比太陽更小更微弱的恆星——但也不排除其他種類恆星的可能。另一種觀點認為,2I/Borisov是一個來自於某顆小行星的富含一氧化碳的碎片。

星際彗星是什麼?

彗星就是由冰、塵埃和固態氣體結合而成的雪球。當它們被徹底凍住(即“不活躍”)時,直徑大概有一個小城鎮那麼大,但是當被太陽加熱後,它們的尾巴可以延伸到幾百萬英里長。2I/Borisov的長度大概相當於九個足球場,也就是0.61英里(0.98公里),相對較小。《自然天文學》雜誌上已經發表了關於這顆彗星構成成分的最新研究成果。

所有的彗星都由圍繞著年輕恆星的原始盤狀物構成,儲存了一個行星系統古老過去的殘留物。在我們太陽系內附近的地方形成的彗星就揭示了物質的歷史,包括水,它形成了我們今天所熟知的地球,也包括其他行星鄰居們。而另一方面,星際恆星就是來自於一個完全不同的恆星系統的化學大使——帶著珍貴的線索寶藏,指引我們探索那些即使藉助現代科技也遙不可及的世界。

“有了穿越太陽系的星際恆星,我們就像得到了一個環繞另一顆恆星的行星的樣本,而它正出現在我們自己的後院裡。”來自於亞利桑那州圖森大學月球與行星實驗室的約翰·諾南這樣說,他也是阿拉巴馬州奧本大學丹尼斯·波德維茨領導的哈勃望遠鏡研究團隊的成員之一。

科學家們發現了什麼?

從2019年12月11日至2020年1月13日,波德維茨和他的同事們都在用哈勃望遠鏡觀測2I/Borisov。2019年12月15日至16日,來自馬里蘭州綠帶城NASA戈達德太空飛行中心的另一支獨立國際科研團隊,在馬丁·科迪納和斯蒂芬妮·米拉姆的領導下,於智利南部海拔16,570英尺(5,050米)的高度用阿塔卡瑪大型毫米波天線陣(ALMA)對這顆彗星也展開了研究。射電望遠鏡特別適合用於觀測像彗星這種星體內部的冷的、低能量的氣體。

來自哈勃望遠鏡和ALMA的觀測結果都表明,2I/Borisov的一氧化碳濃度高於一般的太陽系彗星。

它從哪來?

一氧化碳與水的比率高,說明這顆彗星來自於一個非常寒冷的地方,就像冥王星距太陽那麼遠的地方——柯博伊帶那裡那麼冷。除此之外,使用哈勃望遠鏡的研究團隊還從理論上推論,2I/Borisov可能在一顆紅矮星的周圍誕生。紅矮星是銀河系中最常見的恆星型別,比太陽更小、更暗淡,因此在它周圍形成行星的物質就會比我們太陽系的要冷得多。諾南認為:“這類恆星的溫度和亮度都很低,這裡可能形成的彗星正與2I/Borisov的構成型別相同。”

使用ALMA觀測的團隊卻有不同看法,他們認為,2I/Borisov可能是一顆表面富含一氧化碳的矮行星的碎片,而與它起源的恆星型別無關。科迪納說:“如果這顆行星與其他星體相撞,一氧化碳含量高的碎片就會被釋放到太空中。”

但2I/Borisov也可能生來就是一顆含高濃度一氧化碳的彗星,ALMA團隊指出。又或者,它的外層可能特別厚,隔絕了氰化氫這種固態氣體和水,因此當不穩定的一氧化碳越來越多地從內部蒸發或釋放出來時,表面的含量就會高於其他彗星氣體。2I/Borisov與眾不同的性質也表明了一個與我們先前想法不同的事實——我們太陽系內部的彗星在一氧化碳含量這一特徵上可能具有更廣泛的多樣性。

ALMA團隊成員之一的科學家米蘭這樣說到:“無論最終答案是什麼,2I/Borisov都為彗星科學帶來了更多全新的問題。”

在我們的太陽系內,彗星所在的地方有兩個:柯伊伯帶(包含冥王星所在區域)和奧爾特雲,後者距離更遠。這些彗星原本可能都在距離太陽更近的地方形成,但由於幾十億年前木星和土星的不規則運動,它們都被“踢”向了更外層的地方。這些大型行星,由於引力巨大,還可能將彗星送往其他的恆星,完全脫離太陽的引力影響。

參照這段歷史,哈勃望遠鏡研究團隊提出一種理論:在一個紅矮星系裡有一個體積巨大的行星,所在的環境含有固態一氧化碳,可能正是它把2I/Borisov送來了我們這裡。

波德維茨說:“一個像木星這麼大的行星如果向內移動,會把很多這樣的彗星給踢出去。”

ALMA研究團隊也同意這種看法,一顆移動中的年輕行星確實可能將彗星送上流浪之路。科迪納說:“在經過了寒冷的、孤獨的旅行之後,2I/Borisov與我們的太陽系近距離相遇,並且開始釋放氣體,這樣就讓我們看到它內部都有什麼了。”

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2I/Borisov只是第二個由天文學家們觀測到並確定為來自於其他星系的星體。第一個是2017年10月份觀測到的奧陌陌('Oumuamua),但它太快地呼嘯而過,以至於科學家們都沒來得及搞清楚它的化學構成。它是不是也是一顆彗星?還是小行星?或是別的什麼東西?答案我們可能永遠無法知道。

“與星系之間的距離相比,我們的太陽系非常渺小。”科迪納說,“像Borisov這樣的星際彗星來到這裡又正中靶心,真的太不可思議了。”

FY:培培

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