彗星被认为是太阳系早期物质的“冰封档案”,其冰核中封存着46亿年前太阳系形成初期的原始物质,其挥发物成分对理解太阳系形成和地球生命起源具有重要意义。中国科学院新疆天文台行星科学研究组副研究员王震,利用紫金山天文台(PMO)13.7米毫米波望远镜和欧洲毫米波射电天文研究所(IRAM)30米望远镜,在3.4 毫米波段对彗星C/2020T2(Palomar)进行了长达半年的追踪观测,以88.6 GHz的氰化氢分子HCN J=1-0作为示踪物。观测结果揭示了其气体产率及膨胀速度随日心距离变化的动态规律:随着日心距离的减小,彗核的活跃程度增强;以及探讨了非晶冰升华机制与日心距离之间的关系。相关研究成果发表于国际天文学期刊《皇家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。
C/2020 T2属于罕见的“Manx”类彗星(因缺乏尘埃尾得名),源自奥尔特云,2021年7月过近日点时日心距离2.057天文单位。HCN作为彗星中常见的母分子,是追踪彗核挥发活动的关键指标,但其在远日心距离下的动态特征此前缺乏系统研究。
毫米波“听”彗星“呼吸”。2021年1月-7月期间,新疆天文台研究人员对彗星C/2020 T2开展累计进行了近500小时的跟踪观测,清晰地探测到彗星释放的3.4毫米波信号。主要发现如下:(1)HCN产率与日心距离负相关。证实挥发活动随彗星接近太阳显著增强,产率变化与日心距离的平方反比趋势一致,支持太阳辐射加热驱动冰升华的机制。(2)彗发膨胀速度动态变化。通过谱线宽度分析,测得气体膨胀速度递增,表明近日点附近气体喷流更活跃。(3)谱线特征与运动学。三个超精细成分/分子的“指纹”(F=0–1、2–1、1–1)均被清晰检测,谱线轮廓对称性反映彗发气体各向同性膨胀。IRAM数据还发现主谱线(F=2–1)存在轻微分裂,可能暗示局部喷流不对称性。
此项研究系统揭示了长周期彗星在中等日心距离下的HCN活动规律,为理解彗核挥发物触发机制、彗星与原始太阳星云的物质联系提供了新视角。HCN作为生命前驱分子之一,其动态观测有助于探讨彗星对地球有机物和水的输送作用,也有助于理解彗星可能是星际物质向行星系统输送化学物质的“桥梁”。
研究人员表示,研究团队将进一步分析彗星中其他有机分子,并计划联合光学、红外等多波段观测,构建彗星活动的完整图谱。
彗核挥发分的时变演化
文章链接:https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025MNRAS.536.2496W/abstract