上個月,天文學家們欣喜地確認了第二個已知的星際物體正在穿越我們的太陽系。它被命名為 2I/Borisov——以其發現者,克里米亞業餘天文學家根納季·鮑裡索夫的名字命名——已經引起了巨大的關注。從智利的甚大望遠鏡到 NASA 的哈勃太空望遠鏡,無數的觀測站都在研究這個物體,隨著 2I/Borisov 在 12 月接近其亮度峰值,更多的科學成果即將到來。“基本上,世界各地的望遠鏡都在迅速集結,”貝爾法斯特女王大學的米歇爾·班尼斯特說。“這基本上是在建立天文學的一個新的子領域。”
第一個星際物體 ‘Oumuamua 於 2017 年被發現時,它已經離開了我們的太陽系,而 2I/Borisov 則是在進入太陽系的過程中被捕獲的。後者表現出彗星活動的特徵,周圍環繞著塵埃和氣體,而 ‘Oumuamua 則更為平靜,像一顆小行星(儘管其分類仍不清楚)。現在的問題是 2I/Borisov 是否與我們太陽系中的彗星相似,無論哪種答案都同樣令人興奮。“我在這兩種可能性之間搖擺不定,”班尼斯特說。“如果它像我們太陽系中的物體一樣,那麼我們看到的正在發生的過程比我們意識到的更典型。如果它真的不同,那麼這告訴我們,這種化學反應發生在非常不同的方式中——在外行星系統的多樣性中——與我們所看到的有所不同。”
根納季·鮑裡索夫在 8 月下旬用一臺自制的 0.65 米望遠鏡發現了這個物體。幾乎立即,其他天文學家,包括專業和業餘人士,開始用自己的望遠鏡對準它。這顆彗星的軌跡證實它與我們的太陽沒有引力束縛,因此來自另一個恆星系統。最早的結果來自加那利天體物理研究所的朱莉婭·德萊昂和她的同事,他們於 9 月 12 日使用了加那利大型望遠鏡。(他們在 9 月 19 日的非同行評審的在研期刊美國天文學會研究筆記上介紹了他們的發現。)“當我們聽到這個潛在的星際物體時,我們立即決定去研究它,”德萊昂說。透過研究物體發出的塵埃反射的光,她和她的團隊發現塵埃的成分與我們自己太陽系中的彗星相似。
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大約一週多後,貝爾法斯特女王大學的艾倫·菲茨西蒙斯和他的同事研究了 2I/Borisov 噴射出的氣體。他們在預印本伺服器 arXiv.org 上釋出了他們的工作。使用同樣位於加那利群島的威廉·赫歇爾望遠鏡,他們檢測到氰化物,這在繞太陽執行的彗星中很常見。“我們可以看到,就檢測到的第一種氣體而言,這顆彗星看起來有點像我們太陽系中的彗星,”菲茨西蒙斯說。“當我們觀察我們看到的氣體量,與彗星也在噴射的塵埃顆粒量相比,它看起來也非常相似。”
氰化物是在這類物體周圍最容易發現的氣體之一,但天文學家已經開始想知道接下來可能會看到什麼。在這些觀測時,這顆彗星位於火星軌道之外,幾乎是地球與太陽之間距離的三倍,並且沒有表現出大量的活動。
但天文學家預計,隨著 2I/Borisov 在 12 月 7 日到達離太陽最近的點,即近日點時,會向太空噴射越來越多的物質,屆時它將是地球到太陽距離的兩倍。(不幸的是,這個物體在我們的星球上肉眼是不可見的。天文學家甚至研究了它是否可能在太陽系其他地方的航天器上可見,例如日本的隼鳥2號,但沒有成功。)研究人員計劃尋找水、二氧化碳和一氧化碳。“我們實際上可以對這個物體倖存的冰進行詳細的成分研究,”班尼斯特說,她已經在智利的甚大望遠鏡上預訂了觀測時間。“所以這個小世界可能在其存在期間第一次被入射的陽光加熱。我們不知道它在哪裡形成的。但目前,它正在顯示出活動。”
對彗核的早期測量嘗試將來自加州大學洛杉磯分校的大衛·傑維特,他已被授予 10 月中旬在哈勃望遠鏡上的觀測時間。“主要的科學目標是嘗試從彗發 [圍繞彗核的塵埃和氣體] 中挑選出彗核,”他說。傑維特指出,更好地掌握 2I/Borisov 的大小也將告訴我們更多關於銀河系中其他星際物體的資訊。“當我們對 [質量] 有一些估計時,我們將能夠說出一些關於這些天體質量在整個銀河系中分佈的情況。”
根據一些計算,它們的數量可能非常龐大。耶魯大學的瑪麗娜·賴斯和格雷格·勞克林使用對其他恆星周圍行星盤的觀測來計算出這些物體最初是如何被噴射出來的。他們認為,位於遠離宿主恆星的行星,距離地球-太陽距離五倍以上,並且比海王星大的行星可能是罪魁禍首,在太陽系生命的早期,將地球質量的塵埃顆粒和更大的天體拋射到深空。而且,似乎其中許多噴射物現在可能相對靠近我們。“在任何給定時間,太陽系中應該有大約 850 個 ‘Oumuamua 大小或更大的物體,”賴斯說。雖然大多數物體對我們來說太暗而無法探測到,但這種估計表明 ‘Oumuamua 和 2I/Borisov 僅僅是發現的開始。
即將到來的望遠鏡,例如計劃在 2020 年代初啟動的智利大型綜合巡天望遠鏡,預計將發現更多的星際物體,可能每年一個。但就目前而言,所有目光都集中在彗星 2I/Borisov 上,它已經證明非常引人入勝。
