上个月,天文学家们欣喜地确认了第二个已知的星际物体正在穿越我们的太阳系。它被命名为 2I/Borisov——以其发现者,克里米亚业余天文学家根纳季·鲍里索夫的名字命名——已经引起了巨大的关注。从智利的甚大望远镜到 NASA 的哈勃太空望远镜,无数的观测站都在研究这个物体,随着 2I/Borisov 在 12 月接近其亮度峰值,更多的科学成果即将到来。“基本上,世界各地的望远镜都在迅速集结,”贝尔法斯特女王大学的米歇尔·班尼斯特说。“这基本上是在建立天文学的一个新的子领域。”
第一个星际物体 ‘Oumuamua 于 2017 年被发现时,它已经离开了我们的太阳系,而 2I/Borisov 则是在进入太阳系的过程中被捕获的。后者表现出彗星活动的特征,周围环绕着尘埃和气体,而 ‘Oumuamua 则更为平静,像一颗小行星(尽管其分类仍不清楚)。现在的问题是 2I/Borisov 是否与我们太阳系中的彗星相似,无论哪种答案都同样令人兴奋。“我在这两种可能性之间摇摆不定,”班尼斯特说。“如果它像我们太阳系中的物体一样,那么我们看到的正在发生的过程比我们意识到的更典型。如果它真的不同,那么这告诉我们,这种化学反应发生在非常不同的方式中——在外行星系统的多样性中——与我们所看到的有所不同。”
根纳季·鲍里索夫在 8 月下旬用一台自制的 0.65 米望远镜发现了这个物体。几乎立即,其他天文学家,包括专业和业余人士,开始用自己的望远镜对准它。这颗彗星的轨迹证实它与我们的太阳没有引力束缚,因此来自另一个恒星系统。最早的结果来自加那利天体物理研究所的朱莉娅·德莱昂和她的同事,他们于 9 月 12 日使用了加那利大型望远镜。(他们在 9 月 19 日的非同行评审的在研期刊美国天文学会研究笔记上介绍了他们的发现。)“当我们听到这个潜在的星际物体时,我们立即决定去研究它,”德莱昂说。通过研究物体发出的尘埃反射的光,她和她的团队发现尘埃的成分与我们自己太阳系中的彗星相似。
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大约一周多后,贝尔法斯特女王大学的艾伦·菲茨西蒙斯和他的同事研究了 2I/Borisov 喷射出的气体。他们在预印本服务器 arXiv.org 上发布了他们的工作。使用同样位于加那利群岛的威廉·赫歇尔望远镜,他们检测到氰化物,这在绕太阳运行的彗星中很常见。“我们可以看到,就检测到的第一种气体而言,这颗彗星看起来有点像我们太阳系中的彗星,”菲茨西蒙斯说。“当我们观察我们看到的气体量,与彗星也在喷射的尘埃颗粒量相比,它看起来也非常相似。”
氰化物是在这类物体周围最容易发现的气体之一,但天文学家已经开始想知道接下来可能会看到什么。在这些观测时,这颗彗星位于火星轨道之外,几乎是地球与太阳之间距离的三倍,并且没有表现出大量的活动。
但天文学家预计,随着 2I/Borisov 在 12 月 7 日到达离太阳最近的点,即近日点时,会向太空喷射越来越多的物质,届时它将是地球到太阳距离的两倍。(不幸的是,这个物体在我们的星球上肉眼是不可见的。天文学家甚至研究了它是否可能在太阳系其他地方的航天器上可见,例如日本的隼鸟2号,但没有成功。)研究人员计划寻找水、二氧化碳和一氧化碳。“我们实际上可以对这个物体幸存的冰进行详细的成分研究,”班尼斯特说,她已经在智利的甚大望远镜上预订了观测时间。“所以这个小世界可能在其存在期间第一次被入射的阳光加热。我们不知道它在哪里形成的。但目前,它正在显示出活动。”
对彗核的早期测量尝试将来自加州大学洛杉矶分校的大卫·杰维特,他已被授予 10 月中旬在哈勃望远镜上的观测时间。“主要的科学目标是尝试从彗发 [围绕彗核的尘埃和气体] 中挑选出彗核,”他说。杰维特指出,更好地掌握 2I/Borisov 的大小也将告诉我们更多关于银河系中其他星际物体的信息。“当我们对 [质量] 有一些估计时,我们将能够说出一些关于这些天体质量在整个银河系中分布的情况。”
根据一些计算,它们的数量可能非常庞大。耶鲁大学的玛丽娜·赖斯和格雷格·劳克林使用对其他恒星周围行星盘的观测来计算出这些物体最初是如何被喷射出来的。他们认为,位于远离宿主恒星的行星,距离地球-太阳距离五倍以上,并且比海王星大的行星可能是罪魁祸首,在太阳系生命的早期,将地球质量的尘埃颗粒和更大的天体抛射到深空。而且,似乎其中许多喷射物现在可能相对靠近我们。“在任何给定时间,太阳系中应该有大约 850 个 ‘Oumuamua 大小或更大的物体,”赖斯说。虽然大多数物体对我们来说太暗而无法探测到,但这种估计表明 ‘Oumuamua 和 2I/Borisov 仅仅是发现的开始。
即将到来的望远镜,例如计划在 2020 年代初启动的智利大型综合巡天望远镜,预计将发现更多的星际物体,可能每年一个。但就目前而言,所有目光都集中在彗星 2I/Borisov 上,它已经证明非常引人入胜。