天外来客，你从哪来？要告诉我们什么？
简介：2019年8月，来自系外不知名的彗星进入人们视野中。不寻常的构成，尤其是它比其他在同距离观测到彗星更高的一氧化碳浓度，显示了其有可能是围绕红矮星而形成的。另一种可能性是其高一氧化碳浓度是较小行星的碎片。2I/Borisov有9个足球场大小，相对较小。
2019年8月30日，业余天文爱好者根纳迪·鲍里索夫正用他的自制望远镜凝望星空，这时他发现有个物体正在朝一个反常的方向移动。此物现在被称为2I/Borisov，这个光线逃逸点后来也被证实为第一个从太阳影响范围外的遥远某处进入我们太阳系内的彗星。世界各地的天文学家们都急切地想用世界上最强的仪器看一眼这颗彗星，希望能尽可能多地了解这个神秘的访客。
（左侧是彗星2I/Borisov，右侧是彗星与地球的大小对比。图片来源于搜狐网）
现在，凭借来自NASA哈勃天文望远镜和美国射电天文台的阿塔卡玛大型毫米波天线阵（ALMA）的观测数据，天文学家们已经了解到，2I/Borisov的物质构成十分不同寻常。具体来说就是，与同距离（距太阳2亿英里（3亿公里）内）的已观测到的所有其他彗星相比，它的一氧化碳浓度更高。
科学家们认为，这表明了这颗彗星可能形成于一颗红矮星周围——一种比太阳更小更微弱的恒星——但也不排除其他种类恒星的可能。另一种观点认为，2I/Borisov是一个来自于某颗小行星的富含一氧化碳的碎片。
星际彗星是什么？
彗星就是由冰、尘埃和固态气体结合而成的雪球。当它们被彻底冻住（即“不活跃”）时，直径大概有一个小城镇那么大，但是当被太阳加热后，它们的尾巴可以延伸到几百万英里长。2I/Borisov的长度大概相当于九个足球场，也就是0.61英里（0.98公里），相对较小。《自然天文学》杂志上已经发表了关于这颗彗星构成成分的最新研究成果。
（图片来源：pixabay）
所有的彗星都由围绕着年轻恒星的原始盘状物构成，保存了一个行星系统古老过去的残留物。在我们太阳系内附近的地方形成的彗星就揭示了物质的历史，包括水，它形成了我们今天所熟知的地球，也包括其他行星邻居们。而另一方面，星际恒星就是来自于一个完全不同的恒星系统的化学大使——带着珍贵的线索宝藏，指引我们探索那些即使借助现代科技也遥不可及的世界。
（艺术家想象中的“鲍里索夫”彗星 图片版权：NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello）
“有了穿越太阳系的星际恒星，我们就像得到了一个环绕另一颗恒星的行星的样本，而它正出现在我们自己的后院里。”来自于亚利桑那州图森大学月球与行星实验室的约翰·诺南这样说，他也是阿拉巴马州奥本大学丹尼斯·波德维茨领导的哈勃望远镜研究团队的成员之一。
科学家们发现了什么？
从2019年12月11日至2020年1月13日，波德维茨和他的同事们都在用哈勃望远镜观测2I/Borisov。2019年12月15日至16日，来自马里兰州绿带城NASA戈达德太空飞行中心的另一支独立国际科研团队，在马丁·科迪纳和斯蒂芬妮·米拉姆的领导下，于智利南部海拔16,570英尺（5,050米）的高度用阿塔卡玛大型毫米波天线阵（ALMA）对这颗彗星也展开了研究。射电望远镜特别适合用于观测像彗星这种星体内部的冷的、低能量的气体。
来自哈勃望远镜和ALMA的观测结果都表明，2I/Borisov的一氧化碳浓度高于一般的太阳系彗星。
它从哪来？
一氧化碳与水的比率高，说明这颗彗星来自于一个非常寒冷的地方，就像冥王星距太阳那么远的地方——柯博伊带那里那么冷。除此之外，使用哈勃望远镜的研究团队还从理论上推论，2I/Borisov可能在一颗红矮星的周围诞生。红矮星是银河系中最常见的恒星类型，比太阳更小、更暗淡，因此在它周围形成行星的物质就会比我们太阳系的要冷得多。诺南认为：“这类恒星的温度和亮度都很低，这里可能形成的彗星正与2I/Borisov的构成类型相同。”
（太阳（左）与红矮星（右）的对比 图片来源：维基百科）
使用ALMA观测的团队却有不同看法，他们认为，2I/Borisov可能是一颗表面富含一氧化碳的矮行星的碎片，而与它起源的恒星类型无关。科迪纳说：“如果这颗行星与其他星体相撞，一氧化碳含量高的碎片就会被释放到太空中。”
但2I/Borisov也可能生来就是一颗含高浓度一氧化碳的彗星，ALMA团队指出。又或者，它的外层可能特别厚，隔绝了氰化氢这种固态气体和水，因此当不稳定的一氧化碳越来越多地从内部蒸发或释放出来时，表面的含量就会高于其他彗星气体。2I/Borisov与众不同的性质也表明了一个与我们先前想法不同的事实——我们太阳系内部的彗星在一氧化碳含量这一特征上可能具有更广泛的多样性。
ALMA团队成员之一的科学家米兰这样说到：“无论最终答案是什么，2I/Borisov都为彗星科学带来了更多全新的问题。”
在我们的太阳系内，彗星所在的地方有两个：柯伊伯带（包含冥王星所在区域）和奥尔特云，后者距离更远。这些彗星原本可能都在距离太阳更近的地方形成，但由于几十亿年前木星和土星的不规则运动，它们都被“踢”向了更外层的地方。这些大型行星，由于引力巨大，还可能将彗星送往其他的恒星，完全脱离太阳的引力影响。
（图片版权：Space Telescope Science Institute, Graphics Dept）
参照这段历史，哈勃望远镜研究团队提出一种理论：在一个红矮星系里有一个体积巨大的行星，所在的环境含有固态一氧化碳，可能正是它把2I/Borisov送来了我们这里。
波德维茨说：“一个像木星这么大的行星如果向内移动，会把很多这样的彗星给踢出去。”
ALMA研究团队也同意这种看法，一颗移动中的年轻行星确实可能将彗星送上流浪之路。科迪纳说：“在经过了寒冷的、孤独的旅行之后，2I/Borisov与我们的太阳系近距离相遇，并且开始释放气体，这样就让我们看到它内部都有什么了。”
更多信息
2I/Borisov只是第二个由天文学家们观测到并确定为来自于其他星系的星体。第一个是2017年10月份观测到的奥陌陌（'Oumuamua），但它太快地呼啸而过，以至于科学家们都没来得及搞清楚它的化学构成。它是不是也是一颗彗星？还是小行星？或是别的什么东西？答案我们可能永远无法知道。
（2I/Borisov与奥陌陌的轨迹对比，图片来源于sci-news）
2I/Borisov仍在继续着它穿越太阳系的旅途，最终还会穿越出去。未来几年，会有更多先进的望远镜和其他设备投入使用，并一直凝望着太空，天文学家们也希望能发现更多星际星体，尽管一直都会十分稀少。
“与星系之间的距离相比，我们的太阳系非常渺小。”科迪纳说，“像Borisov这样的星际彗星来到这里又正中靶心，真的太不可思议了。”
作者：伊丽莎白·朗道
翻译：培培
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