從夏威夷的最高峰到安第斯山脈的高原，地球上一些最大的望遠鏡將在未來幾周內指向一小片微弱的光芒。同一片天空將吸引克里米亞業餘天文學家 Gennady Borisov 以及許多其他天文愛好者的注意力，他們寧願犧牲正常的睡眠，在白天的工作中打瞌睡，也不願錯過這個絕佳的機會。
他們正在尋找的是一位罕見的訪客，它即將最接近太陽。之後，他們只有幾個月的時間從這個天體中儘可能多地獲取資訊，然後它將永遠消失在漆黑的太空中。
這塊岩石和冰塊在數百萬年前開始了它從地球出發的旅程，跨越了許多光年。這個天體被猛烈的引力推力踢出了它自己的“鄰居”——也許來自附近的行星，也許來自一顆路過的恆星。從那時起，它就一直在恆星之間的空間中漂流，最終朝著我們的方向前進。
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8 月 30 日，Borisov 在黎明前的天空中發現了這個天體——它發出微弱的光芒，帶著寬而粗短的尾巴。後來以發現者 Borisov 的名字命名為 2I/Borisov 彗星，它引起了全球的關注，因為它是有史以來第二個已知從星際空間進入我們太陽系的天體（除了奇異的塵埃粒子之外）。Borisov 說：“這是我的第八顆彗星，太令人驚歎了，”他補充說，“我能得到這樣一個獨特的天體真是太幸運了”。
它與第一個星際闖入者截然不同，第一個星際闖入者是一個名為 1I/‘Oumuamua 的小型、黑暗、看起來像岩石的天體，它在 2017 年呼嘯而過太陽。這兩個星際天體共同改寫了研究人員對冰冷天體的認知——據估計，銀河系中漂浮著多達 1026 個這樣的天體。
除此之外，1I/‘Oumuamua 和 2I/Borisov 還首次讓我們直接瞥見了圍繞年輕恆星並作為行星誕生地點的扁平碎片雲的物理和化學性質。這些來自其他行星系統的樣本使科學家能夠探索太陽系是否是獨一無二的，或者它是否與銀河系中其他行星系統共享構建模組。
因為天文學家在 2I/Borisov 進入太陽系的過程中發現了它，所以他們有幾個月的時間來研究它——這與他們對 ‘Oumuamua 的短暫一瞥不同，‘Oumuamua 是在它離開太陽系的過程中被發現的。因此，他們期望從 2I/Borisov 中學到更多，例如構成其冰冷核心的化合物。這是他們迄今為止對已知圍繞另一顆恆星形成的天體的最佳觀察。
隨著望遠鏡繼續探測天空中的微弱、快速移動的天體，研究人員預計他們將在未來幾年發現更多的星際闖入者。“看到這個領域突然開啟並觀察到一個新領域的發展真是太有趣了，”英國貝爾法斯特女王大學的行星天文學家 Michele Bannister 說。
塵埃起源
星際天體可能起源於年輕恆星周圍的氣體和塵埃盤中，當冰冷的顆粒聚集在一起時。這些區域也是行星從小核生長，然後由於碰撞和引力推力而在恆星周圍的不同軌道上彈跳的區域。
行星在冰冷的碎石中穿行，就像掃雪機在冰雹堆中開路一樣。模型結果表明，行星將超過 90% 的“冰雹”甩出其恆星的影響範圍，進入星際空間。在那裡，它們像孤獨分散的天體一樣漂流，直到它們碰巧足夠靠近另一顆恆星，才被其引力吸引進行短暫的訪問。
天文學家曾預計，他們看到的第一個星際天體看起來會像一顆典型的彗星。太陽系中的大多數彗星都來自遙遠的奧爾特雲，這是一種宇宙深冷地帶，距離太陽大約是冥王星距離的 1000 倍。偶爾，某些東西會擾亂其中一顆彗星，並將其送向太陽；當它靠近並變暖時，其彗核會噴射出塵埃和氣體，形成經典的彗尾。
但是，當第一位星際訪客出現時，它看起來不像一顆傳統的彗星。與它們不同，‘Oumuamua 很小——只有 200 米左右寬——而且是岩石狀的。此外，它的形狀像雪茄，並且首尾翻滾。這幾乎是科學家在 ‘Oumuamua 離開太陽系之前所能弄清楚的全部。
相比之下，2I/Borisov 看起來像一顆普通的彗星——研究人員正在利用時間來研究它。“我們非常感興趣地想看看這顆彗星的化學成分是什麼，看看它是否與太陽系中的彗星不同，”檀香山夏威夷大學的天體生物學家 Karen Meech 說。
2I/Borisov 呈紅色，並且不斷噴射出塵埃顆粒。它的彗核相對較小，可能只有一公里寬，但這對於太陽系彗星來說並不罕見。
馬里蘭大學帕克分校的彗星專家 Matthew Knight 說：“在 ‘Oumuamua 之後，我們不得不徹底修改我們對星際天體的看法。” “但現在第二個穿過太陽系的天體看起來或多或少，到目前為止，就像我們認為可能從另一顆恆星噴射出的彗星那樣。現在我感覺好多了。” 這表明，其他世界形成的恆星系統可能與我們自己的非常相似。
發現接踵而至。在首次觀測到 2I/Borisov 僅三週後，天文學家將西班牙加那利群島的 4.2 米威廉·赫歇爾望遠鏡對準了它，並發現了從彗星上噴射出的氰化氣體分子。這是有史以來首次探測到來自太陽系外訪客的氣體。
10 月 11 日，另一個研究小組使用新墨西哥州的一臺 3.5 米望遠鏡探測到從彗星上逸出的氧氣。氧氣可能來自彗星彗核中分解的水，這使得研究人員首次發現來自另一個恆星系統的水進入我們自己的太陽系。總的來說，與天文學家從許多其他天體中看到的相比，從彗星中噴射出的氰化物和水的量並不令人驚訝。
奧蘭多中佛羅里達大學佛羅里達太空研究所的天文學家 Maria Womack 說，天文學家正在密切關注，看看他們還能發現哪些其他分子（如一氧化碳）從 2I/Borisov 中逸出，因為它越來越靠近太陽並變暖，這將進一步揭示它與太陽系中的彗星有多相似或多不同。
早期觀測還表明，2I/Borisov 可能含有相對較少量的碳鏈分子，如 C2 和 C3。太陽系中約 30% 的彗星也同樣貧碳。它們通常來自相對靠近太陽的地方，而不是來自遙遠的奧爾特雲。
隨著幾個月過去，天文學家收集到更多關於 2I/Borisov 的觀測資料，他們希望能夠更多地瞭解它起源的行星形成盤。“弄清楚其他系統的構建模組相對於我們的系統會是什麼樣子，這將非常令人興奮，”康涅狄格州紐黑文市耶魯大學天文學研究生 Malena Rice 說。
研究人員還希望開始揭示星際天體在出現在太陽系之前可能如何在深空中航行。估計表明，這些天體在圍繞銀河系中心執行時會經歷許多力，包括偶爾與其他恆星的相遇或來自銀河潮汐的推動。一些科學家試圖計算 1I/‘Oumuamua 和 2I/Borisov 可能圍繞哪些恆星形成，但追溯它們的軌道很困難——就像試圖從倫敦一個酒吧常客最後去的酒吧推斷出他們最初是從哪個酒吧開始的一樣。
其他問題包括我們何時可以期待下一位星際訪客，以及它可能與 1I/‘Oumuamua 和 2I/Borisov 有何不同。在經過數十年的徒勞搜尋之後，科學家們沒想到會如此迅速地出現兩個星際天體。“我仍然感到困惑和震驚，第二個天體來得如此之快，”夏威夷大學的小行星專家 Robert Jedicke 說，他一直在計算星際訪客的頻率。“它們就像公共汽車，”貝爾法斯特女王大學的天文學家 Alan Fitzsimmons 說。“你等了幾十年才來一輛，然後幾乎同時來了兩輛。”
一些天文學家現在正在仔細研究檔案資料，以檢視多年前發現的天體是否實際上是星際訪客，而研究人員當時並未認出它們。當大型綜合巡天望遠鏡於 2022 年在智利上線時，未來的發現率預計會上升——也許每年會發現一個星際天體——它將每三晚掃描整個可見天空。歐洲航天局一直在研究一種名為“彗星攔截器”的航天器概念，該概念可以訪問未來飛掠太陽的星際天體。
一旦天文學家掌握了 10 個或 20 個星際天體，他們應該對這些深空漫遊者到底是什麼樣子有更好的瞭解。“最終，我們將討論銀河系，把它看作是我們正在其中交換行星系統產物的東西，”Bannister 說。“這將是一種完全不同的天文學研究方式。”
本文經許可轉載，並於 首次發表 於 2019 年 11 月 20 日。