天文學家對新發現的、行為像彗星的小行星感到困惑

一顆古怪的類彗星小行星可能解釋了岩石天體如何形成淡淡的彗尾,或者只是增加了更多困惑

原則上,彗星和小行星之間的區別是明確的,這體現在詞語本身中。“彗星”一詞源於希臘語,意思是“長髮”,而“小行星”大致意思是“像星星”。所以答案就在這裡:彗星是模糊的,而小行星是離散的光點。這些定義也暗示了成分差異:彗星是冰冷的,這導致它們在靠近太陽時會解體,而岩石小行星則更堅固一些。

然而,近年來,天文學家已經看到小行星可以突然呈現出彗星的外觀,包括模糊的頭部和長長的尾巴。天文學家稱它們為主帶彗星,因為它們表現出類似彗星的特徵,但在火星和木星之間的小行星帶內執行。(彗星起源於外太陽系中更遙遠的區域。)

對於小行星如何偽裝成彗星的解釋通常涉及某種擾動,例如較小的物體與小行星碰撞並噴射出碎片雲,或者當陽光蒸發內部的冰袋時,小行星部分解體。然而,一顆新發現的主帶彗星看起來與眾不同。天文學家尚未解釋它的特徵,這些特徵不僅包括一條尾巴,還包括本應是單個頭部的一簇碎片。“即使在主帶彗星的廣泛範圍內,這顆彗星也是不尋常的,”加州大學洛杉磯分校的天文學家大衛·傑維特說。“對於我們所看到的情況,肯定沒有任何偉大的理論。”


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這顆被命名為 P/2013 R3 的主帶彗星於 9 月在兩個天文臺被發現:亞利桑那州的卡特琳娜巡天系統和夏威夷的 Pan-STARRS 1 望遠鏡。迄今為止只發現了大約十幾顆主帶彗星,因此天文學家迅速使用世界上最大的望遠鏡來更好地觀察這個罕見的天體。傑維特使用夏威夷的 10 米凱克 1 號望遠鏡檢查了 P/2013 R3,而加那利群島天體物理研究所的天體物理學家哈維爾·利坎德羅和他的同事使用了該機構的 10.4 米迦納利大型望遠鏡。兩者都看到該天體與迄今為止發現的所有其他主帶彗星不同。“我們觀察到的是,該天體不是一個帶有尾巴的單一核心,”利坎德羅說。他和他的同事已經確定了四個不同的部分:兩個靠近主要的明亮核心,另一個在尾部。“這是首次發現其中一顆主帶彗星分裂成碎片,”他說。

可能還有更多的碎片等待被發現,這就是為什麼傑維特和他的同事已獲得哈勃太空望遠鏡的使用時間,以便獲得更清晰的視野。“我們從地面上看到了三到四塊碎片,但誰知道我們用哈勃太空望遠鏡會看到什麼?”傑維特說。

哈勃望遠鏡的觀測也可能有助於解釋最近發生了什麼,將一顆不起眼的小行星變成了一顆主帶彗星。傑維特說,他從凱克獲得的初步資料表明,P/2013 R3 看起來很像一顆分裂的彗星,或者一顆已經分裂成多塊碎片的彗星。對於分裂彗星的標準解釋是彗星冰直接昇華為蒸汽,這會噴出氣體和塵埃,形成普通彗星模糊的頭部和尾巴,但有時也會吹出彗星核的大塊碎片。“然而, mystery 的是,這個天體並沒有失去那麼多質量。它相當微弱,”傑維特補充道。“有點難以解釋為什麼昇華會這樣分裂核心。”

另一種可能性是,小行星在吸收和再發射太陽輻射後開始加速旋轉,以至於解體。“非常小的小行星可以加速它們的自轉,”利坎德羅解釋說。“如果結構不是很穩固,像一堆碎石,那麼如果讓它旋轉太快,它就會開始噴射物質。”但傑維特指出,快速旋轉的解釋也有一個不利之處。“我們沒有看到任何證據表明需要快速旋轉,”他說。

另一顆大約四年前長出塵埃尾巴的小行星可能為了解新發現的主帶彗星的起源提供一些見解,但這種解釋也有點令人擔憂。一顆先前未被發現的小行星在 2010 年初變態成主帶彗星 P/2010 A2,這可能是由較小的天體撞擊小行星造成的,將塵埃碎片雲噴射到太空。但傑維特說,這種撞擊驅動的噴發“根本不像這樣”。“它們從撞擊點噴出碎片,但它們不會像這樣分裂出伴星。”

天文學家對主帶彗星的著迷不僅僅是對看到非同尋常的事物的好奇心。這些古怪的天體模糊了彗星和小行星之間的區別,並挑戰了天文學家關於它們行為方式的假設。“一顆看起來像小行星的天體表現得像一顆彗星,這非常令人震驚,”傑維特說。“這是一個事實,但不知何故又是錯誤的。”

長期以來,人們認為彗星的冰冷構成使它們與眾不同。“我們之前的想法是[小行星]是岩石狀、金屬物體,”利坎德羅說。“但似乎我們有一個內部可能含有冰的群體。”確定哪些小行星含有冰以及含量多少,可以幫助行星科學家確定行星形成期間太陽系中的條件。它還可以幫助追溯地球上最重要的水的起源。“我們迄今為止的想法是,我們海洋中的大部分水來自彗星,”利坎德羅說。“但它也可能來自小行星,小行星的碰撞頻率遠高於彗星。”
 

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