新型望遠鏡如何改寫天文學？魯賓天文臺啟航，暗彗星發(fā)現(xiàn)或?qū)⒂畤?/p>

在維拉·C·魯賓天文臺今年投入運行后，也許能利用它揭示大量暗彗星的奧秘

藝術(shù)家繪制的太陽系外圍暗彗星概念圖。

（圖源：美國航空航天局/噴氣推進實驗室 – 加利福尼亞理工學院）

2025年，在觀測新的暗彗星方面，可能會出現(xiàn)破紀錄的發(fā)現(xiàn)。

2017年，天文學家發(fā)現(xiàn)了星際訪客奧陌陌（一顆經(jīng)過太陽系的系外天體）。2023年報道了七顆太陽系內(nèi)的近地暗彗星。而后，恰逢新年之際，2024年12月，我們知曉的暗彗星數(shù)量已經(jīng)翻倍，并且科學家發(fā)現(xiàn)它們存在兩種不同類型。

最令人振奮的是，美國國家科學基金會與能源部聯(lián)合建造的維拉·C·魯賓天文臺的時空遺產(chǎn)巡天計劃計劃于2025年7月4日開啟首次觀測。在這新的一年中，新一代天文臺或?qū)肀姸嘈掳靛缧堑陌l(fā)現(xiàn)。

彗星到底為何引人關(guān)注？

除了行星，太陽系里還存在大量更小的、直徑約千米級的巖石天體，我們稱之為彗星和小行星。這些天體是太陽系早期形成行星過程中遺留的“化石”，也代表著構(gòu)成行星的基本單元。因此，它們的化學成分蘊藏著地球生命起源過程的關(guān)鍵信息。

最重要的是，這些天體能在太陽系內(nèi)運輸物質(zhì)。我們至今仍不確定海洋的起源——正有科學家認為，地球上的水可能來自太陽系外圍的彗星和小行星。

普通彗星與暗彗星有何區(qū)別？

傳統(tǒng)定義中，彗星與小行星的區(qū)別在于，前者擁有美麗的彗尾，而后者沒有。這些由塵埃構(gòu)成的彗尾（或彗發(fā)）之所以能形成，是因為彗星內(nèi)部存在冰物質(zhì)。

當彗星接近太陽時，陽光加熱冰物質(zhì)使其升華，從固態(tài)直接轉(zhuǎn)為氣態(tài)。隨后通過排氣作用，氣體攜帶冰物質(zhì)中和彗星表面的塵埃顆粒脫離本體。這些塵埃物質(zhì)將陽光反射到地球，就形成了可見的美麗彗尾。

彗星還具有非引力加速現(xiàn)象，這與它們的運動息息相關(guān)。當物質(zhì)從彗星表面噴發(fā)時，會產(chǎn)生類似火箭推進的反沖力，在原有太陽引力軌道頂端形成額外的非引力加速度（，從而可能改變彗星的運動軌道）。

盡管暗彗星看起來沒有彗尾，但仍像普通彗星一樣在軌跡中表現(xiàn)出顯著的非引力加速現(xiàn)象。

如何發(fā)現(xiàn)暗彗星？

2017年，首顆已知的星際天體“奧陌陌”在穿越太陽系的過程中被發(fā)現(xiàn)。該天體具備暗彗星所有特征——全無彗尾，卻存在顯著非引力加速現(xiàn)象。于是，有關(guān)該天體的起源假說層出不窮，從暗彗星到外星智慧生物制造的光帆，不一而足。

2023年發(fā)表的兩篇論文闡釋了七顆狀似非活躍小行星的天體的非引力加速現(xiàn)象。它們存在彗星特有的加速現(xiàn)象，卻沒有明顯慧尾，因此被稱為暗彗星。

就在24年11月，我們又新發(fā)現(xiàn)七顆暗彗星，使已知總數(shù)達到14顆（不含奧陌陌）。

最激動人心的是，我們還發(fā)現(xiàn)太陽系暗彗星存在兩種類型：內(nèi)暗彗星，較小（約10米），運行于近圓軌道；外暗彗星，較大（約1公里），運行于遠橢圓軌道。

內(nèi)外兩類暗彗星的軌道示意圖。（圖源：達里爾·塞利格曼/美國國家科學院）

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即使不考慮魯賓天文臺，暗彗星發(fā)現(xiàn)前景也足夠令人振奮。

從2017年奧陌陌到2024年兩類暗彗星的發(fā)現(xiàn)，我們探測到新暗彗星的速率正逐年激增。按此趨勢，2025年必將帶來更多新發(fā)現(xiàn)。

我們推測現(xiàn)有數(shù)據(jù)尚未揭示的暗彗星數(shù)量可能極為龐大，當前的發(fā)現(xiàn)或許只是冰山一角：太陽系中可能潛藏著更多暗彗星，等待在新的一年里被我們發(fā)現(xiàn)。

不過最值得期待的是，今年啟用的魯賓天文臺必將觀測到更多新的暗彗星。這座位于智利阿塔卡馬沙漠的觀測站配備了史上最大相機，每晚掃描整個南天球，靈敏度比現(xiàn)有巡天系統(tǒng)高五個數(shù)量級，強大到能捕捉任何天體的移動軌跡。

比起現(xiàn)有的望遠鏡，該設(shè)備還能發(fā)現(xiàn)更小的天體，甚至可能揭示新的暗彗星。

2025年，這新的一年不僅將迎來有史以來最強大的天文望遠鏡，更有望收獲眾多暗彗星新發(fā)現(xiàn)。

相關(guān)知識

彗星（希臘語：Κομ?τη?），俗稱掃把星，是由冰構(gòu)成的太陽系小天體（SSSB）。當朝向太陽接近時，會被加熱并且開始釋氣，展示出可見的大氣層，也就是彗發(fā)，有時也會有彗尾。這些現(xiàn)象是由太陽輻射和太陽風共同對彗核作用造成的。彗核是由松散的冰、塵埃和小巖石構(gòu)成的，大小從P/2007 R5的數(shù)百米至海爾博普彗星的數(shù)十公里不等，彗尾可能延伸長達一天文單位。

BY:Darryl Seligman

FY: 雨上蕭

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