紫金山彗星要GG了？？？

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翻译：孙宇峰

校对：甘林

审阅：牧夫天文校对组

编排：苏奕月

后台：李子琦

https://sorae.info/astronomy/20240721-comet-tsuchinshan-atlas.html

COMET

彗星是一种备受关注的长着长尾巴的独特天体，其预测也成为公众的热门话题。另一方面，预测彗星的亮度难度极高，预测结果大错特错的情况也不少见。

▲图1：2024年6月3日在西班牙拉卡尼亚达天文台拍摄的紫金山-阿特拉斯彗星。（图片来源：Juan lacruz）

近期，紫金山-阿特拉斯彗星（C/2023 A3）预计将于2024年10月上旬成为肉眼可见的大彗星，因此备受关注。美国航天局(NASA)喷气推进实验室(JPL)的Zdeněk Sekanina于2024年7月8日在arXiv上发布了一篇关于紫金山-阿特拉斯彗星的预印本。该报告悲观地预测，紫金山-阿特拉斯彗星的彗核可能已经开始碎裂，在接近太阳之前就会完全破碎，不会像预想的那样明亮。

不过，正如Sekanina自己所说，这项研究的目的并不是为了让期待观测彗星的人失望，而是为了对这种期待提出合理的科学论证。

彗星亮度预测极其困难

彗星可以说是多种多样的天体中最引人注目的天体。其特有的拖着长尾巴的姿态，实际上已经保留了数千年的观测记录。直到数百年前彗星大多被视为是灾害和皇帝驾崩等不祥事件的前兆，但随着天文学的发展，科学家逐渐能够准确预测彗星的出现。且由于彗星的稀有和美丽，观测本身逐渐受到关注。

随着观测技术的发展，人类已经发现了数千颗以上的彗星，但容易观测到的大彗星数量非常有限。即使不借助器材、肉眼就能看到的明亮彗星数量极少，据说大约每10年只会出现1~2颗左右。最近的一颗，于2020年时亮度达到0等的“新智彗星(C/2020 F3)”曾一度成为热门话题。

然而，众所周知，彗星亮度的预测非常困难。例如，前面提到的新智彗星被预测最多只能达到3等，而实际上这是一个令人高兴的失算，它最终达到了0等。

另一方面，也有以悲剧收场的预测。例如，2012年发现的艾森彗星（C/2012 S1）曾被预测会在2013年成为负星等的大彗星，但实际上它仅停留在肉眼不易观测到的5等。另外，2019年发现的阿特拉斯彗星（C/2019Y4）虽然被期待能够达到1等以上的亮度，但实际上并没有达到肉眼可以观测到的亮度。

彗星亮度难以预测的原因在于彗星本身的性质。彗星的本体——彗核主要由岩石构成，但也富含水、二氧化碳、氰化氢等易挥发的固体。当彗星接近太阳时，彗核中的挥发性成分会升华。于是，挥发性成分气体和升华过程中从岩石中分离出来的尘埃混合物形成了覆盖彗星核周围的大气“彗发”，其中一部分成为彗尾飞向宇宙空间。被这种气体和尘埃反射和散射的太阳光，就是我们眼中所见的“彗星”。

然而，我们知道，虽然越是接近太阳彗核的气体和尘埃释放量会增加，但并不是简单地随着与太阳的距离而变化。例如，科学家们时常观测到一些彗星即使接近太阳也不变亮的停滞状态。除此之外，彗核很脆，在挥发性成分的压力下会破碎。彗星核的崩溃通常是发生在最接近太阳，挥发性成分的释放量增加的时候，但上述艾森彗星在距离太阳十分遥远的地方便有了分裂的迹象，阿特拉斯彗星则被哈勃太空望远镜拍摄到实际分裂成数十个碎片的样子。彗核分裂的详细机制尚不清楚，这增加了预测彗星亮度的难度。

在这样的背景下，科学家们预测紫金山-阿特拉斯彗星（C/2023 A3）将成为肉眼容易观测到的大彗星。这颗彗星分别于2023年1月由中国紫金山天文台和同年2月由ATLAS（小行星陆地撞击持续报警系统）南非天文台独立观测到。它预计将于2024年9月27日到达距离太阳约5900万公里的近日点，并于同年10月初达到最大亮度2等，届时肉眼可轻松观测到它。

紫金山·阿特拉斯彗星的彗核开始分裂了？

图2：1974年拍摄的Zdeněk Sekanina与天空实验室宇航员对话的照片。（Credit：NASA/modified by Pavel Hrdlička）

2024年7月8日，喷气推进实验室的Zdeněk Sekanina在arXiv上发布了关于紫金山-阿特拉斯彗星的预印本。预印本是在科学杂志上正式刊登之前的论文，处于接受第三方内容妥当性检查之前的阶段。因此，预印本一般不被视为正式的研究成果，其内容的可靠性会在一定程度上打折。

但是，这次Sekanina发布的预印本引起了以天文学家为首的天文社区的很多人的反应。其理由是，紫金山-阿特拉斯彗星不会成为明亮的大彗星，而是在距离太阳遥远的地方就迎来彗核分裂的“不可避免的终结”的悲观内容。

1936年出生的Sekanina在许多与彗星有关的研究中留下了自己的名字，包括1994年撞击木星的“舒梅克-列维9号彗星”、1908年通古斯卡大爆炸的研究，以及欧空局（ESA）的“乔托（Giotto）”和NASA的“星尘（Stardust）”彗星探测器的数据评估。可以说，彗星研究的第一人Sekanina发表了对紫金山-阿特拉斯彗星的悲观预测，而这颗彗星又被认为会是一颗大彗星，所以即使是预印本也引起了很大的反响。

Sekanina关注的是紫金山-阿特拉斯彗星最近的亮度变化。根据Ignacio Ferrin的观测结果，紫金山-阿特拉斯彗星在近日点前约160天前就没有出现预期的亮度变化。Sekanina认为可以从短期观测记录中调查其原因，并分析了2024年1月21日至6月13日（近日点前250至106天）的亮度变化。

日心距离（AU）

图3：紫金山-阿特拉斯彗星亮度变化图。离太阳越近，观测记录越最新。中间虚线的斜率是理论值的两倍，这被认为是彗核分裂导致短暂增亮的证据。（图片来源：Zdeněk Sekanina）

结果显示，紫金山-阿特拉斯彗星从2024年4月15日（近日点前165天）开始变暗，在此之前的同年3月21日（近日点前190天）可以看到暂时的亮度增大。

这种亮度变化，Sekanina认为是彗核分裂造成的。假设彗核最迟在2024年3月21日之前已经分裂，亮度短暂增加的原因可以解释为由于表面积增大而升华的挥发性成分暂时增加。然而，分裂后的细小彗核中的挥发性成分会一下子枯竭，之后便变得越来越暗。

从紫金山-阿特拉斯彗星的图像中分析出的彗发形状，向尾巴的方向延伸很长。这种形状在普通彗星上是看不到的，但挥发性成分的暂时增加可以解释这种形状。另外，从公转轨道来看，紫金山-阿特拉斯彗星的彗核原本就属于一种缺乏挥发性成分的类型，因此Sekanina预测其分裂后几乎不会变亮。此外，由于彗星与太阳的最近距离约为5900万公里，预计大部分分裂的彗核届时都无法幸存下来，即使幸存下来的大碎片也因会太暗而难以观测。

可用于更准确预测彗星亮度的研究

此次的预印本似乎有多处反映出Sekanina多年来从事彗星研究的心情。例如，对于彗星亮度的预测，Sekanina形容自己“一次又一次偏离得惨不忍睹”（failed miserably on a number of occasions），这或许反映出他比任何人都更清楚预测的难度，以及自己曾经历过的不甘。

对于此次预印本，Sekanina表示，并不是为了让期待观察紫金山-阿特拉斯彗星的人感到沮丧，而是为了提供科学论据，以便进行更准确的彗星亮度预测。这可以概括为以下描述。

The purpose of this paper is not to disappoint comet observers who have been looking forward to a new naked-eye object this coming October, but to present scientific arguments that do not appear to substantiate such hopes. Even though the prognostication of preperihelion disintegration of comets is admittedly a very risky undertaking, I believe that the time has come to go ahead with it.

“这篇论文的目的不是让那些满怀期望等待今年10月可目视的新天体的彗星观测者失望，而是为了展示可能会背离这种期望的科学证据。预测彗星在近日点前彗核碎裂确实是一次非常冒险的尝试，但我相信现在是将其付诸实践的时候了。”

实际上，虽然彗核在接近太阳之前分裂也有观测实例，但多数是在收集了充分的观测结果后的研究中判明，在接近地球之前则很难预测。Sekanina在观测数据尚不充分的阶段预测彗星核的分裂，这次的研究可能会成为今后更准确地预测彗星亮度的契机。

另外，正如开头所记述的那样，这项研究处于预印本阶段，是根据很少的数据做出预测的。因此，本文解释的内容可能与后续观测结果不符。关于这一点，我将引用Sekanina先生的预印本结束语的形式来结束本文。

As observations continue and the data in the paper get increasingly incomplete, some of the numerical results may be affected. Apologies.

“随着观测的继续而论文中的数据越来越不完整，一些数值结果可能会受到影响。望海涵。”

来源 ✦

· Zdenek Sekanina. “Inevitable Endgame of Comet Tsuchinshan-ATLAS (C/2023 A3)”. (arXiv)

责任编辑：甘林

牧夫新媒体编辑部

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国际太空站拍到的巨大喷流

图源：网络

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