天文學家首度親眼目睹從小行星轉變成彗星的過程,可惜得等到2063年才能完全變身

就像神話故事裡半人、半馬造型的生物,太陽系中的半人馬天體(centaurs)是介在小行星和彗星之間的奇特天體。美國亞利桑那大學(University of Arizona)行星科學家Kat Volk等人近日捕捉到一顆小行星似乎正在轉變成彗星,不過整個轉變過程可能得持續數十年,直到2063年才能完全轉變完成。但這個發現提供了天文學家一個獨一無二的機會,可以即時且仔細地觀察這個彗星誕生過程。

Credit: HEATHER ROPER/UNIV. OF ARIZONA,轉載自https://www.sciencenews.org/article/space-rock-comet-centaur-astronomy

這個原來小行星編號2019 LD2的天體目前已賦予彗星編號P/2019 LD2,是2020年5月時由業餘天文學家Sam Deen和Tony Dunn首先發現它似乎具有彗星特徵,而後夏威夷大學(University of Hawaii)的Alan Fitzsimmons和Henry Hsieh透過ATLAS望遠鏡(Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System)確認的確有彗星特徵,並被歸類為木族彗星(Jupiter-family comet),會受到木星重力影響而改變軌道。天文學家從它的軌道推定它是顆半人馬天體,天體的軌道並不穩定。由於它混合了岩質和冰質兩種成分,而且是繞著太陽公轉,所以天文學家很久以前就開始懷疑半人馬天體就是那個能將古柏帶天體(Kuiper Belt objects,KBO)以及短週期彗星之間相互連結的遺失環節。

在聽說LD2出現彗星特徵的消息後,Volk、Sarid等人模擬了數千次這個天體的可能軌道,以探尋這個天體曾來自何處、將去向何方。結果發現LD2可能曾在1850年代接近土星,而在2017年近距離飛掠木星後才進入現在的軌道。LD2將在43年後的2063年離開現有軌道而後向太陽接近,屆時太陽的熱量可能會使彗星的揮發性成分大量昇華成氣體而形成一條非常明亮的彗尾,原本的古柏帶天體完全轉變為彗星,夠年輕(或夠長壽)的天文學家可以全程目睹它的全部變身過程。

Volk等人在2019年時發現就在木星軌道以外之處有個區域內,她們稱之為「閘門(Gateway)」。此區域就像個過渡區,小型天體從太陽系外側遊蕩到太陽系內側的過程中,在閘門處受到的太陽熱度會剛好讓它們能從冰球開始發展出彗髮和彗尾等彗星特徵,SETI研究所的行星科學家Gal Sarid開玩笑說:這裡就像是「彗星孵化器(comet incubator)」一樣。

古柏帶天體是位在海王星軌道以外的小型冰質天體,多半被歸類為小行星,但有些體積質量大一點的則另被歸類為矮行星,例如冥王星、鬩神星、鳥神星和妊神星等。天文學家認為公轉週期僅約10數年左右的短週期彗星很可能來自古柏帶。至於像哈雷彗星這樣公轉週期更長一些的,則可能來自更遙遠的歐特雲(Oort cloud)。

之前所有的短週期彗星發現時都已經是彗星狀態,但P/2019 LD2卻還帶有古柏帶天體特性,同時又開始出現彗星特徵。而既然LD2新近才從古柏帶進入太陽系內側,表示它就像太陽系的時空膠囊一樣,保留了太陽系形成之初的原始化學組成物質,讓天文學家得以透過它一窺行星在太陽系早期的可能模樣。然而,只讀取一個太陽系時空膠囊是不足以認識太陽系早期的全面狀況,所以還得繼續尋找其他類似天體,看看LD2是偶然的意外,還是完整拼圖的其中一片。

而正因為LD2的獨特性,Sarid等人認為LD2是未來太空船直接拜訪的極佳目標。NASA之前已考慮要送一艘太空船前往半人馬天體,可惜到目前為止還沒有一個確定的計畫;LD2的發現或許能加速此類計畫成行,畢竟LD2的變化正迫在眉睫。

資料來源:Science News, 2020.08.18

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