太陽系的第二位星際訪客來自哪裡呢?

2020-12-04 解仁江

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太陽系的第二位星際訪客來自哪裡呢？

文章來源：Universetoday

原作：MATT WILLIAMS

翻譯：黃雪妮

校譯：牧夫天文校對小組

編排：王招君

後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦

原文連結：

https://www.universetoday.com/145742/interstellar-comet-2i-borisov-formed-in-a-very-cold-environment/#more-145742

「

在2019年的夏天，來自NASA、ESA和國際科學光學網絡(ISON)的一支天文學家團隊宣布探測到彗星2I/Borisov。這顆彗星是繼神秘的「奧陌陌」之後，第二顆被觀測到的穿越太陽系的星際訪客。當它靠近太陽的時候，吸引了世界各地的天文學家。

這支天文學家團隊由NASA戈達德太空飛行中心的Martin Cordiner和Stefanie Milam領導。他們利用ESO位於智利安第斯山脈的阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波天線陣列(ALMA)觀測了2I/Borisov。這使得他們能夠觀測到當2I/Borisov靠近我們的太陽時釋放出的氣體，從而獲得這個星際物體的化學成分結構。

彗星本質上是太陽系形成時遺留下來的物質。它們一生中的大部分時間遠離恆星，處於非常寒冷的環境中。例如，在太陽系中觀察到的大多數彗星都起源於柯伊伯帶或奧爾特雲。

此外，自星系形成以來，彗星的內部組成沒有發生重大變化。因此，對它們內部的研究有助於科學家理解它們在原行星盤中誕生的過程。當彗星接近它們的太陽，冰開始升華(這個過程被稱為「出氣」)，天文學家可以在這個過程中觀察彗星的內部組成。

天文學家對星際彗星尤其感興趣，因為它們可以告訴我們很多關於太陽系以外的其他恆星系統的形成和演化的情況。當他們觀測到2I/Borisov時，研究小組檢測到兩種氣體分子從彗星中噴射出來:氰化氫(HCN)和一氧化碳(CO)。這些發現最近發表在《自然》雜誌上。

氰化氫(HCN)並不讓研究小組意外，它的濃度跟在太陽系中形成的彗星含有的濃度差不多，但大量的一氧化碳(CO)的存在讓他們感到意外。據估計，它的一氧化碳(CO)的濃度比太陽系彗星或任何在距太陽2個天文單位(地球到太陽距離的兩倍)範圍內探測到的彗星的平均濃度高9到26倍。

行星科學家Stefanie Milam在最近的美國國家射電天文臺（NRAO）新聞發布會上說:「這顆彗星一定是由富含一氧化碳(CO)冰的物質形成的，一氧化碳(CO)冰只存在於宇宙中最低的溫度，即零下420華氏度(零下250攝氏度)以下。」

ALMA圖像顯示氰化氫(HCN)和一氧化碳(CO)氣體從2I/Borisov釋放出來。資料來源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)， M. Cordiner & S. Milam;NRAO / AUI / NSF, Dagnell

雖然一氧化碳(CO)是太空中含量最豐富的分子之一，而且在大多數彗星中都能找到，但其濃度在彗星中通常存在巨大的差異——原因尚不清楚。這可能受它們在太陽系中形成的位置和/或彗星接近太陽次數影響。天體化學家Martin Cordiner解釋道:

「這是我們第一次觀測太陽系外的彗星的內部組成, 它與我們之前看到的其他大多數彗星顯著不同……如果我們觀察到的氣體反映了2I/Borisov的出生地,這表明它以一種與太陽系的彗星不同的方式形成，並可能來自於一個遙遠的行星系統的極冷邊緣。」

在以前所有使用ALMA研究原行星盤的案例中，這些盤都是在類太陽恆星周圍發現的。與此同時，許多圓盤延伸到太陽系中彗星形成的地方之外，並包含大量極冷的氣體和塵埃。雖然這只是研究小組的推測，但他們相信2I/Borisov可能來自這些更大的行星盤之一。

考慮到它穿越太陽系的速度(33千米/秒)，天文學家懷疑2I/Borisov可能是被其他天體的引力作用踢出了它的宿主系統——比如路過的一顆恆星或一顆巨大行星的引力作用。在它在到達我們的太陽系之前，它可能已經在極冷的星際空間中旅行了數百萬或數十億年。

4個的標記版本的原行星盤。資料來源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) S. Andrews;NRAO / AUI / NSF, Dagnello

2I/Borisov是由天文學愛好者Gennady Borisov於2019年8月30日發現的，並以他的名字命名。另一個被觀測到的系外星體-「奧陌陌」- 已經在飛出太陽系的路上了，因而天文學家非常難觀測它。我們不確定它到底是一顆小行星，還是一顆彗星,還是一顆彗星的碎片,或者其他我們完全沒想到的東西(比如一個外星人飛船或廢棄物)。

2I/Borisov周圍活躍的氣體和塵埃的存在證實了它是一顆彗星。它的成分不同於在太陽系中觀測到的彗星，因而它對研究人員更具吸引力，並促使人們去尋找更多的星際彗星。正如Milam所說:

「2I/Borisov讓我們第一次看到了另一個行星系統的化學成分。但只有當我們能將這個天體與其它星際彗星進行比較時，我們才能知道2I/Borisov是否是一個特例，還是每個星際天體都有異常高的一氧化碳(CO)含量。」

除了許多地面和太空望遠鏡外會在未來觀測星際小行星和彗星外，有人提議在未來發射一艘宇宙飛船與一個星際物體會合，比如歐洲航天局的彗星攔截器。

誰也不知道下一顆星際彗星或小行星什麼時候會經過我們的太陽系，也不知道我們能否用宇宙飛船近距離研究它。可以肯定的是，未來的任何訪客都將為天文學家提供更多了解其他恆星系統的機會，比如了解它們的組成以及行星是如何在其中形成的。

這支研究團隊包括來自LESIA實驗室、恆星研究所、美國國家射電天文臺(NRAO)、IRAM射電天文研究所、多所大學、NASA噴氣推進實驗室和NASA總部的成員

從Cordiner和Milam領導這支團隊以來，2I/Borisov似乎已經分裂成兩個物體。這發生在3月下旬，當時它正在返回星際空間。當「小Boris和大Boris」離開我們的太陽系時，哈勃望遠鏡得以對它們進行了最後的一瞥，也許我們再也看不到它們了。

責任編輯：艾宇熙

牧夫新媒體編輯部

『天文溼刻』 牧夫出品

埃德溫·哈勃發現宇宙

Image Credit : Courtesy Carnegie Institution for Science

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