巨冰飛抵：來自奧爾特云的大彗星

彗星，像極了朝圣路上孤獨(dú)前行的信徒，以其特有的節(jié)律，不緊不慢，向著圣地太陽的方向，縱使?fàn)奚膊活櫹?。一次朝圣，短則幾年，長則成千上萬年，而今天要介紹的這顆，竟已長途奔襲上百萬年！

外太陽系 C/2014 UN271彗星藝術(shù)想象圖

▏圖源：NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva

2013年8月，智利托洛洛山泛美天文臺(tái)口徑4米的布蘭科望遠(yuǎn)鏡啟動(dòng)了一項(xiàng)雄心勃勃的計(jì)劃——暗能量巡天（DES）。近期，美國賓夕法尼亞大學(xué)天文學(xué)家貝爾納迪內(nèi)利（Pedro Bernardinelli）和伯恩斯坦（Gary Bernstein）在處理2013—2019年的巡天數(shù)據(jù)時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)了800多顆海王星軌道以外的冰質(zhì)天體，其中一顆個(gè)頭超大的，特別引人注目。

發(fā)現(xiàn)后不久，天文學(xué)家立即組織在南非和納米比亞等地的望遠(yuǎn)鏡開展了后續(xù)觀測(cè)，今年6月觀測(cè)到該天體在臨近空間的彗發(fā)結(jié)構(gòu)，確定它是一顆具有活動(dòng)性的彗星。因初次觀測(cè)是在2014年10月，以小行星命名規(guī)則獲得編號(hào)2014 UN271，確認(rèn)后增加前綴“C/”表示彗星，并按彗星命名約定冠以發(fā)現(xiàn)者的名字，全名C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein) 彗星。

Las Cambres天文臺(tái)對(duì)彗星C/2014 UN271的成像觀測(cè)

人類在茫茫星空中觀測(cè)到的彗星有成千上萬顆，C/2014 UN271之所以引起科學(xué)家極大的興趣，是因?yàn)樗蚱屏四壳叭祟悓?duì)于彗星認(rèn)知的兩個(gè)紀(jì)錄。

最大的塊頭

發(fā)現(xiàn)者估計(jì)C/2014 UN271由冰和塵埃構(gòu)成的彗核的尺寸約為100-200千米，這幾乎達(dá)到了矮行星的大小。作為對(duì)比，1997年劃過北半球夜空的世紀(jì)大彗星海爾-波普（Hale-Bopp）的彗核尺度也只有40千米左右。因此，C/2014 UN271是名副其實(shí)的“巨無霸”。同時(shí)，據(jù)估算C/2014 UN271彗星的質(zhì)量在十萬億噸以上，是普通彗星平均質(zhì)量的1000倍左右。因此，C/2014 UN271既是迄今發(fā)現(xiàn)的最大的彗星，也是最大的來自奧爾特星云的天體。

最遠(yuǎn)的發(fā)現(xiàn)距離

在2014年被首次觀測(cè)到時(shí)，C/2014 UN271距離太陽約29 AU（天文單位，1AU約為1.5億千米），與海王星到太陽的距離接近，所以它也是目前發(fā)現(xiàn)距離最遠(yuǎn)的彗星。之所以在那么遙遠(yuǎn)的地方就能被觀測(cè)到，與它碩大的體型和可能的活動(dòng)性使其亮度增加都脫不開干系。

該彗星目前距離太陽約19 AU，在接下來的十年里，C/2014 UN271將飛向內(nèi)太陽系，它所攜帶的冰將在越來越強(qiáng)的太陽輻射的作用下產(chǎn)生更加激烈的升華活動(dòng)，使其亮度繼續(xù)增加。2031 年，這顆大塊頭的彗星將到達(dá)它位于約10 AU附近的近日點(diǎn)——接近土星軌道的地方，然后踏上返回太陽系冰冷、黑暗邊緣的征程。

從遠(yuǎn)古走來

來自遙遠(yuǎn)的奧爾特云深處是這顆彗星的另一個(gè)特別之處。奧爾特云被認(rèn)為是圍繞太陽系的一團(tuán)由太陽系原始物質(zhì)和星子組成的厚厚的云團(tuán)，從一千AU延伸至太陽系的邊緣（約十萬 AU）。C/2014 UN271 軌道的遠(yuǎn)日點(diǎn)位于4萬AU以外的奧爾特星云深處，它與太陽的距離相當(dāng)于太陽和比鄰星間距的15%，比目前飛得最遠(yuǎn)的人造飛船“旅行者1號(hào)”（ 距離太陽153 AU）遠(yuǎn)260多倍。

太陽系結(jié)構(gòu)及奧爾特云到太陽的距離 ▏圖源：wiki

這顆經(jīng)歷了150萬年以上的星際旅行，從外太陽系遠(yuǎn)道而來的原始大彗星，將為我們帶來太陽系早期歷史和星子形成演化過程的重要信息。它所展現(xiàn)出的活動(dòng)性表明它可能含有一氧化碳和甲烷等活動(dòng)性較強(qiáng)的冰。在接下來的十年中，隨著距離太陽越來越近，我們也將獲得更多更高精度的觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)它的成分、活動(dòng)性和物理特性等開展研究，了解分布在太陽系邊疆那些天體和物質(zhì)的相關(guān)信息。

未來探測(cè)

C/2014 UN271需要約300-500 萬年才能完成一次完整的太陽系航行。它上一次飛抵太陽系的行星系統(tǒng)時(shí)，人類還在進(jìn)化過程中；而它下次來訪時(shí)，人類是怎樣的狀態(tài)我們無從得知。像很多從奧爾特云遠(yuǎn)道而來的長周期彗星一樣，C/2014 UN271的這次回歸可能是人類瞥見它的唯一機(jī)會(huì)。

因此，科學(xué)家們也期待人造飛船能在C/2014 UN271飛抵近日點(diǎn)前后對(duì)其開展近距離的高精度探測(cè)。雖然歐空局的彗星攔截者任務(wù)（Comet-Interceptor）已經(jīng)確認(rèn)不會(huì)將這顆彗星作為探測(cè)目標(biāo)，但是去往木星、土星以及太陽系邊際的那些探測(cè)器，也許可以在更近的距離捕捉到C/2014 UN271的相關(guān)信息。科學(xué)家們對(duì)此充滿期待！

作者簡介

趙玉暉

中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)行星科學(xué)與深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室研究員，研究領(lǐng)域：太陽系小天體動(dòng)力學(xué)和形成機(jī)制研究，彗星物理特性、活動(dòng)機(jī)制和長期演化研究等。

輪值主編：王英

編輯：王科超