哈勃确认有史以来最大彗星

在太阳系边缘，一个庞然大物正以每小时3.5万千米的速度向我们飞来，不过我们不需要为此担心，它离太阳的距离永远不会小于16亿千米，这个距离比土星到太阳的距离略远，而且距离最近的时间要到2031年。

这是一颗彗星，一颗迄今为止天文学家观测到的最大的彗星，编号C/2014 UN271，名为“贝尔纳迪内利-伯恩斯坦”（Bernardinelli-Bernstein），由天文学家（Pedro Bernardinelli）和（Gary Bernstein）在智利托洛洛山美洲天文台（Cerro Tololo Inter-American Observatory）暗能量巡天（Dark Energy Survey）的档案图像中发现。它于2010年11月被偶然观测到，当时它距离太阳的距离约48亿千米，和海王星到太阳的平均距离差不多。从那时起，地面望远镜和天基望远镜就对它进行了深入研究。

最近，美国航空航天局（NASA）的哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope）已经确认了这颗最大冰彗核的大小：直径约为120千米，和天津市的等效直径差不多。这样的直径大小，比大多数已知的彗星要大上50倍，估计质量更是达到了惊人的500万亿吨（约为地球质量的千万分之一），比离太阳更近处发现的典型彗星的质量大了10万倍。

这张系列图片显示了彗星C/2014 UN271“贝尔纳迪内利-伯恩斯坦”的固体冰核从周围的尘埃和气体中被分离出来的过程。左图为NASA哈勃空间望远镜的广角相机3（Wide Field Camera 3）于2022年1月8日拍摄的彗星照片。采集左图观测图像上的表面亮度轮廓后，再经拟合得到了中间图片的彗发模型，这一步去掉了彗发，凸显了来自彗核的点状辉光。再结合射电望远镜的相关数据，天文学家得出了彗核大小的精确测量值。照片中的彗星“贝尔纳迪内利-伯恩斯坦”距离我们大约32亿千米之远，这可不是一个小天体。目前天文学家估计它的彗核大约120千米，但由于距离太过遥远，哈勃望远镜无法分辨它的彗核，它的大小是根据哈勃测量的反射率得出的。据估计，这颗彗核像煤炭一样黑，彗核区域来自从无线电波观测中收集的数据。

图片来源：NASA、ESA、许文韬（澳门科技大学）、戴维·杰维特（加州大学洛杉矶分校）

图像处理：阿莉莎·帕甘（Alyssa Pagan，空间望远镜科学研究所）

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在此之前，最大的彗星是C/2002 VQ94 (LINEAR)，它的彗核直径大约96千米，由林肯近地小行星研究（Lincoln Near-Earth Asteroid Research，LINEAR）项目于2002年发现。

“这颗彗星实际上只是冰山一角，在太阳系更遥远的地方，还存在着数千颗这样的彗星，不过它们的光太过微弱，我们很难观测到。”美国加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles，UCLA）行星科学和天文学教授戴维·杰维特（David Jewitt）说，“我们一直觉得这颗彗星一定非常大，因为它在如此远的距离上还能如此明亮，现在，我们确认了这一猜想。”

彗星“贝尔纳迪内利-伯恩斯坦”的这项新发现发表在《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）上，杰维特是论文的共同作者，第一作者为澳门科技大学的助理教授许文韬。

“这是一个了不起的天体，它离太阳还很远，但却如此活跃。”许文韬说，“我们猜测这颗彗星可能很大，但需要最好的数据来证实这一点。”因此，许文韬团队在2022年1月8日使用哈勃望远镜拍摄了这颗彗星的五张照片。

测定这颗彗星大小的难点在于，如何将固体彗核与包围它的巨大尘埃彗发（coma，彗核四周向外膨胀的彗星大气）区分开来。这颗彗星目前距离我们太远，哈勃望远镜无法在视觉上分辨出它的彗核。不过，哈勃的数据显示，在彗核位置有一个明亮的光尖峰。接下来，许文韬团队制作了周围彗发的计算机模型，并对模型进行了调整以适应哈勃图像，然后再去掉彗发的辉光，留下星状彗核。

许文韬团队将彗核的亮度与智利阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列望远镜（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，ALMA）的早期无线电波观测结果进行了比较，得到了更为精确的彗核直径和反射率。哈勃新的测量结果接近ALMA的早期估计大小，不过，这些证据也表明彗核表面比以前认为的要更暗淡。“它很大，而且比煤炭还黑。”杰维特说。

这张图比较了彗星C/2014 UN271“贝尔纳迪内利-伯恩斯坦”的冰冷实心彗核与其他几颗彗星的大小。目前观测到的大多数彗核比哈雷彗星要小，直径通常只有2千米或更小。彗星C/2014 UN271目前是最大彗星的记录保持者，而它，可能只是这种大小彗星的冰山一角。随着望远镜巡天灵敏度的提高，天文学家可能会发现更多这样的庞然大物。尽管天文学家知道这颗彗星的体积必然很大，不然也无法在距离地球超过32亿千米的地方被探测到，但只有哈勃空间望远镜能对彗核的大小做出明确的估算。

插图来源：NASA、ESA、泽娜·莱维（Zena Levy，空间望远镜科学研究所）

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这颗彗星驶向太阳的旅程已经超过100万年，它来自一处天文学家假设的数万亿彗星的孕育之池，名为奥尔特云（Oort Cloud）。科学家认为，这片弥散云的内部边缘距离太阳2000~5000个天文单位（AU），外部边缘可能至少延伸到离太阳最近的恒星，即半人马座α星（Alpha Centauri，又称“南门二”）系统距离的四分之一。

实际上，奥尔特云的彗星并非是在离太阳那么远的地方形成的，相反，它们形成于太阳系之中，在数十亿年前被巨大外行星之间的引力“弹球游戏”抛出了太阳系，当时，木星和土星的轨道仍在演化之中。只有在它们遥远的轨道被经过的恒星引力拖拽干扰时，这些遥远的彗星才会朝着太阳和行星返程，就像从树上摇掉苹果一样。

彗星“贝尔纳迪内利-伯恩斯坦”沿着一条周期长达300万年的椭圆轨道运行，现在距离太阳不到32亿千米，以几乎垂直于太阳系平面的方向奔向太阳。在这样远的距离上，彗星的温度大约只有零下210摄氏度，然而，这足以让一氧化碳从彗核表面升华，产生朦胧灰暗的彗发。

彗星“贝尔纳迪内利-伯恩斯坦”为奥尔特云中彗星的大小分布及其总质量提供了宝贵的线索，目前科学家对奥尔特云总质量的估计存在较大差异，最高的估计质量达到了20倍地球质量。

奥尔特云如今仍然是一个理论假设。1950年，荷兰天文学家扬·奥尔特（Jan Oort）在试图解开一个悖论时，提出了这一假设，即长周期彗星都起源于太阳系最外端的一处云团，但直到现在，构成奥尔特云的无数彗星对我们来说还是过于模糊过于遥远，望远镜无法直接观测到。具有讽刺意味的是，这意味着太阳系最大的结构对我们来说几乎不可见。据估计，NASA的“旅行者号”探测器（Voyager）还要再过300年才能到达奥尔特云的内部区域，并且可能需要长达3万年的时间才能穿过它。

落向太阳的彗星能为我们提供间接证据。它们来自来奥尔特云这片彗星之巢，从四面八方奔向太阳，这意味着奥尔特云必须是球形的。这些彗星是现成的深度冷冻样本，包含着早期太阳系的成分信息，在宇宙中保存了数十亿年。太阳系的形成和演化理论模型支持了奥尔特云的真实性，通过深空调查和多波长观测收集的观测证据越多，天文学家对奥尔特云在太阳系演化中作用的了解就越深。

哈勃确定了迄今为止发现的最大冰彗核的大小，这是一颗巨型彗星，直径约为120千米，比典型的彗星还要大上50倍左右；质量更是高达500万亿吨，是普通彗星的十万倍。

视频来源：NASA戈达德航天中心

首席制片人：保罗·莫里斯（Paul Morris）

字幕制作：哇喳

哈勃空间望远镜是NASA和欧洲航天局（European Space Agency，ESA）之间的国际合作项目，由位于美国马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德航天中心（Goddard Space Flight Center）负责管理，位于美国马里兰州巴尔的摩的空间望远镜科学研究所（Space Telescope Science Institute，STScI）负责开展哈勃的科学业务，STScI由位于美国华盛顿特区的大学天文学研究协会（Association of Universities for Research in Astronomy）负责为NASA运营。

参考来源：

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/hubble-confirms-largest-comet-nucleus-ever-seen

关键词： 哈勃确认有史以来最大彗星 天文学家 奥尔特云 哈勃空间望