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天文学界正密切关注一个正在穿越太阳系的神秘星际物体,这个被命名为3I/ATLAS的天体正在展现前所未见的奇异行为——它同时长出了两条尾巴,其中一条指向太阳方向,这一现象完全颠覆了科学家对彗星行为的传统认知。
哈佛大学天体物理学家阿维·勒布在最新研究中指出,通过哈勃太空望远镜观测发现,3I/ATLAS不仅具备典型彗星背向太阳的常规尾巴,还形成了一条指向太阳的"反尾"。这种现象此前从未在太阳系彗星中被观测到,为星际物体研究提供了全新的科学视角。
3I/ATLAS于今年7月被发现,是继2017年奥陌陌和2019年鲍里索夫彗星之后,人类探测到的第三个星际访客。该物体目前正以高速穿越太阳系内侧,预计将在未来几个月内飞越火星和木星轨道,随后返回星际空间的深处。
勒布在其未经同行评议的新论文中解释道:"反尾是3I/ATLAS周围散射的阳光朝向太阳延伸的现象,这与彗星尾巴通常背离太阳的情况截然相反。这种异常的反尾并非几何视角造成的错觉,而是真实的物理现象。"
冰晶碎片理论解释异常现象
图片由盖蒂图片社提供
研究团队提出,这条不寻常的反尾可能源于冰晶碎片从3I/ATLAS表面脱落的过程。与此前假设的难熔性尘埃颗粒理论不同,新的观测数据表明,这些脱落的物质主要由冰晶组成,具有不同的物理特性和行为模式。
勒布和哈佛大学天体物理学家埃里克·凯托的分析显示,反尾现象代表了"雪线的延伸",即升华冰粒在太阳方向上的生存距离边界。他们发现,虽然3I/ATLAS的主要成分是二氧化碳,但存活时间最长的颗粒主要由水冰组成,因为水的蒸发速度比二氧化碳慢得多。
"冰碎片会在一段时间后蒸发,但由于面向太阳一侧的质量损失增加,更多较大的碎片能够到达很远的距离,从而产生向太阳延伸的辉光现象。"勒布在接受采访时进一步解释了这一机制。
这种理论不仅解释了反尾的形成,还为理解星际彗星的物质组成和演化过程提供了新的框架。与太阳系内的彗星相比,星际访客携带着其母恒星系统的独特信息,其物质组成和行为模式可能反映出不同恒星环境的特征。
化学组成揭示星际起源特征
使用包括詹姆斯·韦伯太空望远镜在内的多个高分辨率观测设备,天文学家发现3I/ATLAS的化学组成具有显著的特殊性。其彗发中二氧化碳与水的比例远高于太阳系彗星的典型值,这一发现为其星际起源提供了有力证据。
更引人注目的是,观测还发现这个星际访客在接近太阳的过程中发生了颜色变化,从最初的红色光芒转变为蓝绿色。勒布指出,这种变化表明"在缺乏铁元素的情况下,氰化物产量急剧增加"。
这一观测结果与太阳系彗星的典型特征形成鲜明对比。天然彗星通常同时显示铁和镍的光谱特征,因为这两种元素通常在超新星爆炸的喷射物中共同产生。3I/ATLAS缺乏这种典型的金属元素组合,进一步证实了其外来起源。
化学组成的异常不仅为天文学家提供了研究其他恒星系统物质特性的机会,也为理解星际物质在宇宙中的分布和演化提供了珍贵数据。这些信息对于建立更完整的星际物质循环模型具有重要意义。
科学意义与未来观测机遇
3I/ATLAS的发现和研究为星际天体科学开辟了新的研究领域。作为仅有的三个被确认的星际访客之一,它展现出了独特的物理特性,既不同于神秘的奥陌陌,也区别于行为相对"正常"的鲍里索夫彗星。
勒布在其博客文章中总结道:"3I/ATLAS与第一个星际物体奥陌陌不同,后者周围没有显示出气体或尘埃的迹象,但仍然表现出非引力加速度。它也不同于第二个星际物体鲍里索夫,后者的行为就像一颗熟悉的彗星。"
随着3I/ATLAS继续接近太阳,科学家们正抓住这个千载难逢的观测机会。美国宇航局和欧洲航天局的多个深空探测器正被重新定向,以便对这个星际访客进行更详细的观测。
时间窗口的紧迫性为科学界带来了巨大压力。与太阳系内的天体不同,星际访客的出现是不可预测的,而且停留时间极其有限。一旦3I/ATLAS完成其穿越太阳系的旅程,人类可能需要等待多年甚至数十年才能遇到下一个类似的研究机会。
这种稀有性使得每一次观测都变得极其珍贵。科学家们正在利用一切可用的观测资源,试图在3I/ATLAS离开之前尽可能多地收集数据,为未来的星际天体研究建立更完善的理论基础。
虽然勒布此前曾提出3I/ATLAS可能是外星文明人工制品的假设,但随着观测数据的积累,其彗星本质已经得到越来越多的证据支持。然而,即使作为一颗彗星,它所展现的独特特征仍然为我们理解宇宙中物质的多样性和星际环境的复杂性提供了宝贵的科学价值。
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