2020-04-28 06:41:01
快速任务记录了星际彗星鲍里索夫的水

美国国家航空航天局的尼尔·盖勒斯斯威夫特天文台第一次追踪到一颗星际彗星在接近并绕过太阳时失水的情况。物体2I / Borisov在2019年末穿过了太阳系。

领导这项研究的香港大学和阿拉本大学奥本分校研究生邢泽喜说:“鲍里索夫不能很好地适合任何一类太阳系彗星,但也不能在它们中脱颖而出。”“有一些已知的彗星至少具有它的一种特性。”

彗星是冻结的气体团块,里面混有灰尘,通常被称为“脏雪球”。科学家估计其中有数千亿可能绕太阳公转。但是,根据鲍里索夫的速度和计算出的路径,它一定来自太阳系之外。这颗彗星只是第二个已知的星际访问者,是在第一个名为“ Oumuamua”的物体穿过太阳系的两年后发现的。

业余天文学家根纳季·鲍里索夫(Gennady Borisov)于8月30日发现了这颗彗星,距它最接近太阳的位置还差四个月。早期识别为多个天文台和地面天文台提供了进行详细后续观察的时间。 10月,使用新墨西哥州太阳黑子的阿帕奇角天文台的科学家从彗星中发现了第一滴水。在接下来的几个月中,随着彗星以每小时约100,000英里(161,000公里)的速度飞速飞行,NASA的哈勃太空望远镜拍摄了鲍里索夫的图像。

当一颗彗星接近太阳时,其表面的冻结物质(例如二氧化碳)会变暖并开始转化为气体。当它到达太阳2.3亿英里(3.7亿公里)以内时,水会蒸发。邢和她的同事们确认了鲍里索夫的水的存在,并使用紫外线测量了水的波动。

当阳光分解水分子时,碎片之一就是羟基,即一个由一个氧和一个氢原子组成的分子。 Swift使用其紫外线/光学望远镜(UVOT)检测羟基发出的紫外线的指纹。在9月和2月之间,邢的团队与Swift一起对Borisov进行了六次观测。他们发现,在11月1日至12月1日之间,鲍里索夫产生的羟基(因此也增加了水)的含量增加了50%,距离彗星与太阳最近的电刷距离仅7天。

在活动高峰时,鲍里索夫每秒流失八加仑(30升)的水,足以在大约10秒内充满一个浴缸。在穿过太阳系的过程中,这颗彗星损失了将近6100万加仑(2.3亿升)的水,足以填满92个奥林匹克标准的游泳池。当它离开太阳时,鲍里索夫的失水量下降了,而且速度比以前观察到的任何彗星都快。邢说,这可能是由多种因素引起的,包括表面侵蚀,旋转变化甚至破碎。实际上,哈勃和其他天文台提供的数据表明,这颗彗星的大部分在3月下旬爆发了。

奥本大学物理学副教授丹尼斯·博德威兹(Dennis Bodewits)说:“我们非常高兴Swift的快速响应时间和紫外线功能捕获了这些产水率。” “对于彗星,我们将其他检测到的分子的数量表示为与水的数量之比。它为其他观测提供了非常重要的背景。”

斯威夫特(Swift)的水产量测量结果也帮助团队计算出鲍里索夫(Borisov)的最小尺寸不到半英里(0.74公里)。研究小组估计,鲍里索夫至少有55%的表面(大约相当于中央公园的一半)在最接近太阳时会主动脱落。这至少是大多数观测到的太阳系彗星活动面积的10倍。鲍里索夫在其他方面也不同于太阳系彗星。例如,与哈勃望远镜和智利的射电望远镜阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列一起工作的天文学家发现,鲍里索夫产生的一氧化碳水平是有史以来最高的,这是一枚彗星在距太阳不远的地方看到的。

不过,鲍里索夫确实有一些与太阳系彗星相同的特征。接近太阳时,水的产量增加与以前观测到的物体相似。邢和她的团队还发现,鲍里索夫的化学物质清单中的其他分子及其丰度与本土彗星相似。例如,对于羟基和氰基(一种由碳和氮组成的化合物),鲍里索夫产生了少量的双原子碳(一个由两个碳原子组成的分子)和酰胺基(一个源自氨的分子)。所有太阳系彗星中约有25%至30%具有该特征。

但是鲍里索夫的综合特征无视任何一个已知的彗星家族。科学家们仍在思考这对其他行星系统中的彗星发展意味着什么。

该小组的结果发表在2020年4月27日的《天体物理学期刊快报》上,并可在线获得。

Swift被开发用于研究伽马射线爆发,这是宇宙中最发光的爆炸。但是在过去十年中,Bodewits一直使用它来了解有关彗星穿越太阳系的更多信息。大多数紫外线被地球大气吸收,因此科学家必须从太空中寻找羟基的特征。而且由于Swift具有灵活的观察策略和快速的响应时间,因此它可以对有趣的新目标执行长期监视。 Borisov的前五个观测值是在12个小时内拍摄的UVOT快照,最后一个是在24小时内拍摄的一系列图像。

位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的斯威夫特首席研究员S. Bradley Cenko说:“该团队并没有预料到该任务将对我们对行星科学的理解有太大贡献。” “但这是一个很好的例子,人们想出了创新而强大的方法来利用现有的功能来完成意想不到的令人兴奋的科学。”

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