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Gennady Borisov發現的星際彗星2I/鮑里索夫(2I/Borisov)即將成為天文界注目焦點

夏威夷雙子座天文臺(Gemini Observatory)最近所拍攝的2I /鮑里索夫(2I/Borisov)彗星雙色復合圖像,這是我們有史以來偵測到第二個穿越

夏威夷雙子座天文臺(Gemini Observatory)最近所拍攝的2I /鮑里索夫(2I/Borisov)彗星雙色復合圖像,這是我們有史以來偵測到第二個穿越我們太陽系的星際天體。 藍色和紅色虛線是由于彗星移動而呈線狀的背景恒星影像。 COMPOSITE IMAGE BY GEMINI OBSERVATORY/NSF/AURA

(神秘的地球uux.cn報道)據美國國家地理(撰文:MICHAEL GRESHKO 編譯:邱彥綸):天文學家對這顆新發現天體的初步觀測,讓我們得以一窺來自另一個恒星系統中的稀客。

8月30日破曉前的凌晨時分,一位名為格納迪. 鮑里索夫(Gennady Borisov)的業余天文學家發現了一位外星訪客:來自我們太陽系之外的彗星。 這顆現在命名為2I /鮑里索夫(2I/Borisov)的天體,是我們在鄰近宇宙內所發現第二個經確認的星際天體。

現在,隨著世界各地的大型望遠鏡將目光轉向鮑里索夫彗星,天文學家逐漸收集許多有關彗星成分和行進路徑的誘人線索。 每一項新的數據,都揭露了更多鮑里索夫來源恒星系統的化學性質,也回過頭來讓我們得知太陽系在宇宙中究竟有多么獨一無二。

第一位已知的星際訪客是名為斥侯星('Oumuamua)的彗星,在2017年發現時它已經頭也不回地遠離太陽系。 這讓天文學家加快腳步,試圖解答這顆彗星更為神秘的特征,包括它那奇特的橢圓形狀。 但最終,斥侯星留給我們的問題遠多過于答案。

相較之下,鮑里索夫彗星目前正要向太陽系接近,而且到年底之前觀測的條件只會愈來愈好。 貝爾法斯特女王大學(Queen’s University Belfast)的天文學米凱萊. 班尼斯特(Michele Bannister)表示:「就成分研究來說,我們能做的事實在太多了! 」

盡管如此,時間還是相當緊迫,天文學家現在正爭先恐后地向全世界的大型望遠鏡提出觀測計劃,以確保能夠收集到更多的詳細數據。

「嘿,這實在讓人沮喪,我們還沒準備好,還沒有做好功課。 」夏威夷大學(University of Hawaii)天文研究所的天文學家凱倫. 米琪(Karen Meech)表示,「我想這是大自然在跟我們說,你最好不要措手不及! 」

這就是為什么天文學家迫不及待地整理初期數據,想要好好仔細看清這個來自另一個恒星系統的碎片。

從事彗星研究的美國西南研究院(Southwest Research Institute)天文動力學專家盧克. 多恩斯(Luke Dones)說:「基本上,我的整個職業生涯就是一直在等待這樣的事件,最后竟然真的能夠實現,這實在太令人興奮了。 」

噴發氰化物

也許最不尋常的一件事就是──鮑里索夫彗星看起來有多么地尋常。 西班牙、波蘭和荷蘭天文學家的初期觀測結果顯示,鮑里索夫彗星看起來與我們太陽系內的彗星非常相似,表面覆蓋著富含碳的塵埃,而呈現淡紅色。

鮑里索夫彗星的成分也很像太陽系的彗星。 包括米琪和貝爾法斯特女王大學的天文學家艾倫. 菲茨西蒙斯(Alan Fitzsimmons)在內的研究團隊,在9月27日提交了一篇論文到《天文物理期刊通訊》(Astrophysical Journal Letters),研究中提到當太陽光加熱鮑里索夫彗星的冰冷表面時, 彗星每秒會噴發出約170克的氰化物。

氰化物不足為奇,這是天文學家經常在太陽系彗星發現的前幾種化學物質。 鮑里索夫的氣體量也并不特別,與賽丁泉彗星(Comet Siding Spring)在2014年飛越太陽系內側時相比,它所噴發的氣體量不到一半。

研究人員還大略估算出深藏在氣體和塵埃形成的彗星包暈(halo)中的彗核大小。 目前看來,彗核的寬度不超過8公里,最有可能介于0.8公里到3.2公里之間。

多恩斯表示,「這實在讓人出乎意料,斥侯星那么的特別,但這個天體看起來就像是顆典型的太陽系彗星。 」

模糊軌跡

此外,一個波蘭天文學家團隊首度試圖追蹤鮑里索夫彗星在星際空間中的軌跡。 在他們上傳到預印本平臺arXiv的論文中提到,鮑里索夫彗星在大約100萬年前,通過恒星系統克魯格(Kruger) 60附近5.4光年內的范圍。

研究團隊表示,當時他們計算得到鮑里索夫正以每小時約1萬2400公里的平凡速度前進,盡管研究人員強調分析將隨著觀測數據增加而改變,但他們認為克魯格60恒星系統很可能是鮑里索夫彗星的起源之地。

這個波蘭團隊先前已對許多于太陽系遙遠外圍形成的彗星進行類似的計算工作,且深獲肯定。 但在此時,任何試圖回溯鮑里索夫彗星路徑的研究都會被放大檢視。

米琪表示,「我認為這實在是言之過早,」首先,雖然我們已經對鮑里索夫彗星的路徑有充分的了解,足以確認它來自星際空間,但它在太空中的確切路徑仍然有些不確定性存在。 部分原因是因為我們觀測這個天體的時間相當短暫,而且鮑里索夫彗星籠罩在塵埃和氣體之中,這讓我們很難確定它的中心位置。

目前鮑里索夫彗星在夜空中的位置,仍然位在地平線附近的低空之中。 這表示來自彗星的光線在抵達我們的望遠鏡之前,會穿過更多的空氣,更不用說大氣層會讓測量結果出現更大的潛在誤差。

「我們的伙伴看到的是...... 大量但非常不準確的數據,」米琪如此表示,「這并不是因為大家都很馬虎,而是要測量模糊天體的確切中心位置確實相當困難。 」

當太陽光加熱鮑里索夫彗星時,從表面飛出的灰塵和氣體也可能和火箭噴發的氣體有相同的作用,略為改變彗星的運動軌道。 天文學家還無法妥善處理這些非重力因素,因此也無法在計算中將之納入考慮。

最重要的是,要回溯鮑里索夫彗星的路徑,還得要將時鐘往回撥,確定銀河系內恒星過去的位置。 但目前由歐洲太空總署(European Space Agency)蓋亞(Gaia)衛星所提供全世界最好的銀河系恒星測繪結果,仍僅涵蓋銀河系眾多恒星中一小部分的3D運動數據。

班尼斯特表示:「我們必須制作銀河系的3D電影,不僅要倒帶播放,還得考慮重力擾動的影響,甚至無法知道這些恒星一開始的位置,只能知道它們上一個停留之處。 」

從目前的情況來看,這些誤差妨礙了短期的軌道估測。 西南研究院的天文學家馬克. 布伊(Marc Buie)很希望能夠觀察到鮑里索夫彗星直接通過數顆恒星前方,這么一來,他就夠更準確地辨別彗星的大小和形狀。 但布伊表示,要計劃這樣的觀測,我們對鮑里索夫彗星軌道的理解程度,要比目前更精確數千倍才行。

「如果你不知道它現在在哪,也不知道在一年的時間尺度內,它會走到太陽系的哪個位置,那怎么可能會知道它在100萬年前是來自哪顆恒星呢? 」他說,「我非常、非常地懷疑我們現在有能力知道它的起源之地。 」

精彩的還在后頭

盡管如此,研究鮑里索夫彗星的努力才剛剛開始。 在明年或是更長的一段時間內,這顆彗星將一直在夜空之中,觀測的最佳時機即將到來。 彗星將在12月8日前后最接近太陽,科學家紛紛提出使用世界最大型望遠鏡的觀測計劃,包括哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)、歐洲南方天文臺(European Southern Observatory)的超大望遠鏡(Very Large Telescope),以及阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波數組(ALMA),都準備拭目以待。

出于現實原因,人類不會派遣孤注一擲的飛掠任務前往這顆彗星。 不過,英國非營利性組織「星際研究行動」(Initiative for Interstellar Studies)的研究人員計算得知,如果想讓宇宙飛船抵達鮑里索夫彗星,必須得在2030年, 搭載美國航天總署(NASA)尚未開始運作的最強大火──太空發射系統(Space Launch System)升空。

好消息是,當下次再有像鮑里索夫彗星和斥侯星這樣的彗星從我們附近經過時,我們應該已經做足準備。 天文學家預計,正在智利興建的大型綜合巡天望遠鏡(Large Synoptic Survey Telescope,簡稱LSST)將能探測到更多的星際天體。

「在發現鮑里索夫彗星之前,我們估計當大型綜合巡天望遠鏡開始運作之際...... 每年能夠發現一個星際天體,」布伊表示,「但如果現實情況顯示星際天體其實更為普遍,而且有更為多樣的外觀和特性──哇,我們可能正經歷一個讓人非常、非常興奮的時代。 」

布伊補充說明,大型綜合巡天望遠鏡或許能在星際天體接近時,更快地探測到,為我們爭取更多的觀測時間,甚至是讓我們有機會去實地造訪。 事實上,攔截器的概念已經開始成形。 今年6月,歐洲太空總署宣布將在2028年發射彗星攔截器(Comet Interceptor)任務,停靠在地球外的重力中性點(gravitational neutral point)待命,準備飛掠造訪新到來的太陽系彗星, 甚至是下一顆星際彗星。

「我認為能準備好一艘宇宙飛船造訪這類天體真是太好了! 」多恩斯表示,「人類可是完全沒有探索過它們呢! 」




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