科學家發現來自太陽系外的彗星比我們想像的還要怪

去年8月,第一個來自星際太空的彗星橫穿太陽係時引起了天文學家們的注意,2I / Borisov成為極為罕見的機會可以研究在其他恆星周圍形成的彗星。在初始的測量中,2I / Borisov看起來很像外太陽系的彗星。 不過,一項新的分析揭示,我們的訪客比我們想像的還要更奇怪得多。在彗星接近太陽時開始散發出的氣體雲中,一組天文學家探測到的一氧化碳簡直超乎預料,這比在太陽3億公里(1.8億英里)範圍內所觀測到的彗星都還要多。

美國天主教大學的化學家Martin Cordiner表示:「這是我們第一次觀察太陽系外的彗星裡面,這與我們以前見過的大多數彗星有很大不同。」

2I / Borisov不是太陽系中第一個已知的星際物體,第一個是Oumuamua,它的身份目前仍不明。不過,2I / Borisov是第一個已知的星際彗星,這確實使它非常令人興奮。彗星大部分的時間都在行星系統的寒冷外圍,至少,這就是我們對太陽系的了解。天文學家認為,短週期彗星是在古柏帶(冥王星所在的碎石場)形成的,它們靠近太陽形成並向外遷移,而長周期彗星則在歐特雲中形成,但可能在比古柏帶更靠近太陽的地方。

因此,彗星就像時間囊一樣,形成時變化很小,科學家認為這些大量的岩石和冰塊可以告訴我們很多有關早期行星系統構造和過程的信息。我們不知道這在其他行星系統中是如何發生的,但我們一直想找出答案,尤其是因為在地球早期降下的彗星可能是啟動生命的主要成分,攜帶水和其他必要的成分。

因此,當2I / Borisov在12月8日的近日點後離開太陽加速飛行時,天文學家仔細研究了它的彗髮,這是圍繞彗星的氣體雲當它接近太陽時,並且由於熱量使裡面的冰昇華。他們使用了智利的「亞他加馬大型毫米及次毫米波陣列」(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA),獲取了彗星穿越內太陽係時的詳細光譜和圖像。 這些分析了彗星反射光的波長,使科學家能夠尋找被特定分子吸收或發射的波長。

2I / Borisov的彗髮含有氰化氫, 這在太陽系的彗星中是相當典型的,而2I / Borisov則以正常量發射它, 但是一氧化碳的水準使團隊再次做了測量。研究人員表示,雖然大多數太陽系彗星確實都含有一氧化碳,但數量大不相同,而2I / Borisov的含量比我們通常看到的還要多,比一般太陽系彗星高9出26倍。天文學家不確定為什麼太陽系彗星的一氧化碳差異那麼大,但他們認為這可能與彗星形成的溫度有關。 溫度越冷,一氧化碳的濃度就越高。研究人員認為,這表示2I / Borisov確實在非常冷的地方形成。

NASA行星科學家Stefanie Milam表示:「這顆彗星一定是從有非常豐富一氧化碳冰的材料所形成,只有在太空的最低溫度下才找的到,低於-420華氏度(-250攝氏度)。」

在另一顆恆星周圍的區域將類似於當前古柏帶的距離,但是由於古柏帶中的岩石被認為是比較靠近太陽形成的,因此這些彗星中的一氧化碳含量會遠低於它們在當前距離形成時的一氧化碳含量。這表示2I / Borisov並不真正符合我們太陽系彗星形成的模型。 它有可能是一堆富含一氧化碳的矮行星, 或者它可能具有一個絕緣層,使其他揮發物在一氧化碳昇華時保持凍結狀態。

這很難解釋,但是2I / Borisov已到達太陽系的末端,並觀察到它已經破碎。 這可以告訴我們有關彗星內部構造的很多信息,並有助於排除或確認該團隊的假設。不過,彗星的高一氧化碳水準也不是沒有先例的。 2016年發現的一顆彗星-C / 2016 R2(PanSTARRS),被發現它的一氧化碳水準比2I / Borisov高出數十倍。這被認為是起源於歐特雲,但是2I / Borisov暗示了C / 2016 R2(PanSTARRS)也可能具有星際起源的可能性。 這是一個很有趣的想法,但是我們可能要等待一段時間才能找到答案。

Milam表示:「2I / Borisov使我們第一次看見了另一個行星系統形成的化學反應。但是只有當我們可以將該天體與其他星際彗星進行比較時,我們才能知道2I / Borisov是否是特例,或者每個星際天體的一氧化碳水準都異常的高。」

參考資料: Nature Astronomy

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