斯巴魯望遠鏡偵測到星際彗星 3I/ATLAS 接近太陽後的化學變化

星際彗星 3I/ATLAS 在到達最接近太陽的位置後，其彗髮的化學成分發生了重大變化。天文學家於 2026 年 1 月 7 日使用斯巴魯望遠鏡捕捉到了這一現象。這個天體是科學證實的第三個起源於太陽系之外的天體。這顆恆星最近的一次接近發生在幾個月前，即 2025 年 10 月 29 日。

研究人員發現該物體核心釋放的二氧化碳和水的比例下降。今年年初記錄的指數遠低於 2025 年 8 月太空望遠鏡測量的指數。由國際團隊進行的完整研究計劃於 2026 年 4 月 22 日在科學期刊《天文學雜誌》上發表。這項發現提供了關於銀河係其他區域形成的天體內部結構的前所未有的數據。

氧氣線測量揭示了新的化學比率

由京都產業大學小山空間科學研究所研究員 Yoshiharu Shinnaka 領導的科學家團隊使用了先進的觀測方法。該團隊應用了最初為研究當地彗星而開發的技術來分析這位遙遠的訪客。斯巴魯望遠鏡是一個安裝在夏威夷莫納克亞死火山山頂的裝置，其主鏡直徑為 8.2 米，捕獲了研究所需的重要光譜數據。天文台的高海拔確保了深空的清晰視野。

天文學家將儀器校準的重點放在測量原子核周圍的氣體和塵埃雲中存在的禁氧發射線。這種特定的方法使得以間接但高度準確的方式計算二氧化碳和水之間的精確比例成為可能。最終結果表明，與穿過近日點之前收集的資訊相比，二氧化碳的存在量大幅減少。這種突然的變化讓參與恆星日常監測的專家感到驚訝。

化學變化表明複雜的變暖動態。隨著溫度升高，彗核的不同層導致揮發性氣體的釋放。強烈的太陽輻射到達物體表面並導致冰立即昇華。這個物理過程將固體材料直接轉化為氣體，將粒子噴射到真空中並形成被稱為慧髮的發光結構。

宇宙輻射與天體內部結構

數據的差異顯示3I/ATLAS的內部成分與其最外層有很大不同。星際物體在深空中旅行了數百萬甚至數十億年。在黑暗中的漫長旅程中，地表不斷受到高能量宇宙輻射的轟擊。早在彗星接近任何熱恆星之前，這個過程就會使彗星的地殼退化並發生化學變化。

當天體最終進入太陽的熱影響區時，極端的加熱去除了外部累積的最易揮發的物質。隨著這個原始外殼的破壞，被困在最深處和最受保護的層中的氣體開始逃離太空。近日點後測量的元素比例更忠實地反映了原子核內部的原始組成。這次觀測讓我們得以真實了解彗星誕生的恆星系統的原料。

隨著與太陽距離的減少或增加，源自我們太陽系的彗星往往會顯示出釋放揮發性物質的可預測趨勢。然而，3I/ATLAS 在去年的首次觀測中已經顯示出異常高的二氧化碳含量。後來記錄的急劇下降強化了這位星際訪客獨特且不可預測的性格。這些數據挑戰了當代天文學中使用的傳統數學模型。

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• 斯巴魯望遠鏡的觀測是在最接近太陽兩個多月後進行的。
• 2026年1月測量的二氧化碳與水的比率低於2025年8月的數據。
• 科學小組將該物體的行為與太陽系中已知的彗星的行為進行了比較。
• 關於化學變異的完整研究將於 2026 年 4 月 22 日發表在《天文學雜誌》。

探測歷史和太空望遠鏡的作用

3I/ATLAS 作為人類偵測到的第三個星際物體，鞏固了天文觀測的新時代。這一類別的先驅是 2017 年發現的 1I/’Oumuamua，它以其細長的形狀和異常的加速度引起了科學界的興趣。兩年後，望遠鏡發現了 2I/鮑里索夫，它的特徵與傳統彗星更相似。這些天體中的每一個都提供了其他行星系統中普遍存在的物理和化學條件的零碎線索。

天文學家將這些罕見的訪客視為銀河係其他恆星軌道上形成的物質的免費樣本。 3I/ATLAS 中記錄的化學演化有助於了解在不同重力和輻射水平下的環境中的昇華過程和核結構。連續監視可讓您為從來源系統彈出的物件建立行為模式。科學依靠這些事件來擴展有關銀河系的知識。

在夏威夷進行分析之前，這顆彗星已經被尖端儀器網路追蹤。詹姆斯韋伯太空望遠鏡和 JUICE 行星際探測器感測器先前進行的觀測繪製了該天體的早期活動圖。這些平台記錄了水、二氧化碳和其他幾種複雜有機化合物的主要釋放。空間和地面數據的結合創建了彗星在其通過過程中退化的完整圖像。

行星形成模型的貢獻

對星際物體的詳細分析使研究人員能夠直接比較來自不同恆星系統的原料。這項針對 3I/ATLAS 的研究為改進關於星子和岩石行星如何從塵埃和氣體盤形成的理論模型提供了基礎支持。某些化學元素的存在或不存在決定了一個系統擁有宜居世界的潛力。正如我們所知，水和碳是生命的基石。

科學界預計未來十年對這些天體的探測將顯著增加。研究人員希望，新的大視野巡天望遠鏡投入使用後，每年能夠發現數十個類似的訪客。每一項新的觀測都增加了有關我們銀河係其他系統中化學多樣性的重要統計數據。光學和紅外線感測器的技術進步使得快速追蹤黑暗目標變得更有效率。

負責這項研究的團隊強調，幾十年來鞏固的用於分析本地彗星的技術現在已經證明了它們在星際目標中的有效性。這大大擴展了現代天文物理學中比較分析的可能性。 3I/ATLAS 彗星繼續其雙曲線軌跡，逐漸遠離太陽，朝深空移動。新的觀測活動已經安排好了，在它完全消失在宇宙的黑暗中之前，可以提供有關其殘餘活動的更多細節。