利用美國宇航局凌日系外行星調(diào)查衛(wèi)星苔絲號（TESS）的數(shù)據(jù)，馬里蘭大學(xué)(UMD)天文學(xué)家們捕捉到了在46P/Wirtanen彗星近距離接近期間爆發(fā)彗星發(fā)射的塵埃、冰和氣體的清晰圖像序列。

這是迄今為止對自然發(fā)生爆發(fā)彗星形成和消散的最完整和詳細(xì)的觀察，其研究成果與發(fā)現(xiàn)現(xiàn)已發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上。主要作者、馬里蘭大學(xué)天文學(xué)部門的研究科學(xué)家托尼·法納姆(Tony Farnham)表示：苔絲號每次花近一個月時間對天空的一部分進(jìn)行成像。

由于沒有晝夜休息和大氣干擾，所以安排了一套非常統(tǒng)一、持續(xù)時間很長的觀測。當(dāng)彗星繞太陽運行時，它們可以穿過苔絲號的視野，46P/Wirtanen是高度優(yōu)先的，利用它在苔絲號圖像中的出現(xiàn)作為一個測試案例，看看能從中得到什么，最終結(jié)果，令天文學(xué)家感到非常驚訝！雖然苔絲號是發(fā)現(xiàn)附近明亮恒星軌道的強大動力，但它的觀測策略使這么多令人興奮的額外科學(xué)研究成為可能。苔絲號數(shù)據(jù)通過NASA的Mikulski太空望遠(yuǎn)鏡檔案館(MAST)迅速公之于眾。

正常彗星活動是由太陽照射蒸發(fā)核表面附近的冰層驅(qū)動，流出的氣體將塵埃從核中拖出，形成爆發(fā)彗星。然而，眾所周知，許多彗星偶爾會經(jīng)歷自發(fā)爆發(fā)，這可能會顯著，但暫時會增加彗星的活動。目前還不知道是什么導(dǎo)致了它的自然爆發(fā)，但與彗星表面的條件有關(guān)。已經(jīng)提出了許多可能的觸發(fā)機制，包括熱事件和機械事件，在熱事件中，熱波穿透到高度揮發(fā)的冰袋中，導(dǎo)致冰迅速蒸發(fā)并產(chǎn)生活動爆炸；以及機械事件，其中懸崖坍塌，將新鮮的冰暴露在陽光直射下。

因此，對彗星爆發(fā)行為的研究，特別是在難以捕捉的早期亮化階段，可以幫助我們了解彗星的物理和熱性質(zhì)。盡管46P/Wirtanen在2018年12月16日離地球最近，彗星爆發(fā)時的初始變亮發(fā)生在兩個不同階段，一個小時長的閃光后是一個更漸進(jìn)的第二階段，這個階段繼續(xù)變得更亮，持續(xù)了8個小時。這第二個階段可能是由于彗星塵埃從爆發(fā)中逐漸擴散，導(dǎo)致塵埃云從整體上反射更多的陽光。在達(dá)到峰值亮度后，彗星在兩個多星期的時間里逐漸褪色。

因為苔絲每隔30分鐘就會拍攝一次詳細(xì)的合成圖像，所以研究團(tuán)隊能夠細(xì)致入微地觀察每個階段。有了20天非常頻繁的圖像，能夠非常容易地評估亮度的變化。這就是苔絲號設(shè)計的目的，履行其作為系外行星測量員的主要工作。我們無法預(yù)測彗星爆發(fā)的時間，但即使有機會安排這些觀測，也不可能在時間上做得更好，這次彗星爆發(fā)發(fā)生在觀測開始幾天之后。該團(tuán)隊粗略估計了在這次爆發(fā)中可能噴出了多少物質(zhì)，約100萬公斤(220萬磅)，這可能在彗星上留下了一個直徑約20米(約65英尺)的隕石坑。

進(jìn)一步分析塵埃尾部的估計顆粒大小，可能有助于改進(jìn)這一估計。觀察更多的彗星也將有助于確定彗星爆發(fā)中的多階段變亮是罕見，還是司空見慣。苔絲號還首次探測到了維爾塔寧的塵埃痕跡，與彗星尾巴不同的是，彗星尾部跟隨著氣體和細(xì)小的塵埃，隨著彗星接近太陽而不斷增長彗星的蹤跡是更大的碎片，當(dāng)彗星繞太陽運行時，它會“跟隨”彗星的軌道路徑。與被太陽風(fēng)吹來的尾巴改變方向不同的是，尾巴的方向隨著時間推移或多或少保持不變。

這條軌跡更接近彗星的軌道，而尾巴由于受到太陽輻射壓力的推動而偏離彗星軌道。這條軌跡的重要之處在于，它包含了最大的物質(zhì)，尾塵非常細(xì)，很像煙霧。但尾塵要大得多——更像沙子和鵝卵石，彗星通過塵埃軌跡失去了大部分質(zhì)量，當(dāng)?shù)厍蛴龅藉缧菈m埃軌跡時，就會看到所謂的流星雨。雖然目前研究描述了初步的結(jié)果，但也期待著對46P/Wirtanen以及苔絲號視野中其他彗星進(jìn)行進(jìn)一步的分析。在苔絲號進(jìn)行這些觀測的同一天空區(qū)域，至少還有另外四顆彗星，預(yù)計在頭兩年的苔絲號數(shù)據(jù)中，總共會有大約50顆彗星。

博科園｜研究/來自：美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/2041-8213/ab564d

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