星际彗星2I/Borisov比我们想象的要陌生得多

去年8月下旬，当人们发现第一颗已知的来自星际空间的彗星穿越太阳系时，天文学家们立即引起了注意。2I/Borisov是研究其他恒星周围彗星形成的一个非常罕见的机会。

Artist’s impression of 2I/Borisov. (NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello)

在最初的测量中，2I/Borisov看起来非常像来自外太阳系的彗星。但一项新的分析显示，我们的访客比我们想象的要陌生得多。

在彗星接近太阳时开始释放的气体云中，一组天文学家检测到的一氧化碳比他们在距太阳3亿公里(1.8亿英里)范围内所见过的任何彗星都要多。“这是我们第一次从太阳系外观察彗星内部，”美国天主教大学的天体化学家马丁·科迪纳说，“它与我们以前见过的大多数彗星都有显著的不同。”波里索夫不是太阳系中已知的第一个星际物体；那是“Oumuamua”，他的身份还不确定。然而，2I/Borisov是已知的第一颗彗星，这确实让人非常兴奋。彗星大部分时间都在一个行星系统的寒冷的外层区域。

短周期彗星形成于冥王星所在的柯伊伯带(Kuiper Belt)的碎片区，天文学家认为，该区域离太阳更近，并向外迁移，而长周期彗星形成于奥尔特云(Oort Cloud)，离太阳更远(但可能比柯伊伯带离太阳更近)。因此，彗星就像时间胶囊，从形成之日起几乎没有变化。因此，人们认为这些游弋的岩石和冰块可以告诉我们很多关于早期行星系统的组成和过程。我们不知道其他行星系统是如何发生这种情况的，但我们迫切地想要找到答案——尤其是因为彗星如雨点般落在早期的地球上，可能是启动生命、携带水和其他过程中必需的成分的主要成分。

因此，当2I/Borisov在12月8日的近日点后加速远离太阳时，天文学家仔细研究了它的彗发，即彗星接近太阳时包裹它的气体云，其中的冰由于热量而升华。他们使用智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列获得了彗星穿越太阳系内部时的详细光谱和图像。这些粒子可以分解彗星反射回来的光的波长，这样科学家就可以寻找被特定分子吸收或发射的波长。

2I/Borisov’s coma含有氰化氢；这是相当典型的太阳系彗星，和2I/Borisov发射的正常数量。但是CO的水平让这个团队犹豫了一下。

研究人员说，尽管大多数太阳系彗星确实含有CO，但CO的含量千差万别，但2I/Borisov彗星的CO含量比我们通常看到的要多——是太阳系彗星的9到26倍。

天文学家不确定为什么太阳系的彗星有如此不同比例的CO，但他们认为这可能与彗星形成的温度有关。温度越低，CO的浓度越高。这意味着，研究人员认为，2I/Borisov确实是在某个非常冷的地方形成的。

NASA的行星科学家Stefanie Milam说：“这颗彗星一定是由富含CO冰的物质形成的，CO冰只存在于宇宙中最低的温度，即零下420华氏度(零下250摄氏度)以下。”

这个区域在另一颗恒星将类似于当前的柯伊伯带的距离,但是,因为柯伊伯带的岩石被认为是形成接近太阳,彗星的有限水平远低于如果他们形成目前的距离。

这意味着2I/Borisov并不符合我们基于太阳系的彗星形成模型。它有可能是一颗共同富裕的矮行星。或者它可能有一层绝缘层，在CO升华的同时，保持其他挥发物冻结。

这很难解释，但2I/Borisov已经到达了太阳系这条线的末端，并被观察到分裂成碎片。这可以告诉我们很多关于彗星内部组成的信息，并有助于排除或证实研究小组的假设。

但是高彗星CO含量也不是没有先例。2016年发现的一颗彗星——C/2016 R2 (PanSTARRS)——其CO含量是2I/Borisov的几十倍。

这被解释为奥尔特云的起源，但2I/Borisov提出了C/2016 R2 (PanSTARRS)可能也有星际起源的可能性。这是一个非常有趣的想法，但我们可能要等一段时间才能知道答案。

“2I/Borisov让我们第一次看到了形成另一个行星系统的化学过程，”Milam说。“但只有当我们能将这个天体与其他星际彗星进行比较时，我们才能知道2I/Borisov是一个特例，还是每个星际天体都有异常高的CO含量。”

这项研究发表在《自然天文学》杂志上。

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