博科園：本文為天文學類
眾所周知，彗星是很有「脾氣」的，因為彗星冒險靠近太陽，當彗星從太陽系的外緣俯衝進來時，這些冰冷的天體開始噴出氣體和塵埃。彗星的發光爆發可以產生壯觀景象，使夜空在幾天、幾周甚至幾個月的時間裡變得光彩照人。但是彗星並不是這樣誕生的，彗星從最初的形成位置到太陽系內部路徑已經爭論了很長時間。行星科學家對彗星非常感興趣，因為彗星可能是太陽系誕生以來遺留下來的最原始物質殘留物。
在《天體物理學》期刊上發表的一項研究中，包括亞利桑那大學月球和行星實驗室凱瑟琳·沃爾克和沃爾特·哈里斯在內的一組研究人員報告顯示：在木星之外發現了一個軌道區域，它起著「彗星入口」的作用。這條路徑將被稱為半人馬天體從巨大行星（木星、土星、天王星和海王星）的區域漏斗到太陽系內，從宇宙的角度講，在那裡它們可以成為地球附近的常客。這個入口的形狀大致像一個假想甜甜圈環繞著這個區域，作為半人馬天體模擬的一部分被發現，半人馬天體是在木星和海王星之間混亂軌道上移動的小冰體。
任意路徑上的冰冷盜賊
半人馬天體被認為起源於柯伊伯帶，這個區域由海王星以外的冰凍物體居住，延伸到大約50個天文單位（是太陽和地球之間平均距離的50倍），與海王星的近距離接觸會將其中一些彗星推入內部軌道，並成為半人馬天體，它們是圍繞內太陽系快速移動的大約1000顆短周期彗星的來源人口，這些彗星也被稱為木星系列彗星，或JFCs，包括航天器任務如Tempel 1(深撞擊)，Wild 2(Stardust)和67P/Churyumov-Gerasimenko(Rosetta)訪問的彗星。
合著者之一，也是研究柯伊伯帶天體、行星動力學和太陽系外行星的助理科學家沃爾克說：它們軌道的混亂性質模糊了這些半人馬天體成為JFC的確切路徑。這使得我們很難搞清楚它們到底來自哪裡，以及未來可能會去哪裡。在附近幾顆巨行星木星、土星和海王星的引力場的擠壓下，半人馬天體人往往不會停留在附近，從而形成了一個高周轉率的社區。它們嘎嘎作響了幾百萬年，也許是幾千萬年，但它們中沒有一個甚至接近太陽系形成的時候。
彗星去哪裡消亡？
現在知道有300個半人馬天體，可以通過望遠鏡看到，但這只是冰山一角，估計有1000萬個這樣的物體。我們所知的大多數半人馬天體是在CCD出現之前才被發現，加上需要計算機的幫助來搜索這些物體，但是在觀察中有很大的偏差，因為小物體根本就不夠明亮，無法被探測到。圍繞太陽的每一次運行都會對彗星造成更多的磨損，直到它最終解體，與將其從太陽系內部拋出的行星發生近距離接觸，或者其揮發物（主要是氣體和水）被耗盡，通常情況下，大部分塵埃留下來並覆蓋在彗星表面。
因此彗星不再加熱太多，它進入休眠狀態。根據某種機制，「小彗星」的穩定供應必須取代那些已經走完其路線的彗星，但直到現在，還不知道它們來自哪裡。為了更好地理解半人馬天體是如何變成JFC的，研究團隊專註於創建計算機模擬，可以再現29P/Schwassmann-Wachmann 1(簡稱SW1)的軌道。SW1是1927年發現的半人馬天體，據認為直徑約為65千米。儘管SW1離太陽太遠，水冰無法融化，但它的高活躍性和頻繁的爆炸爆發一直困擾著天文學家。它的軌道和活動都將SW1置於其他半人馬天體和JFC之間的演化中間地帶
而觀測的最初目標是探索SW1當前情況是否與其他半人馬天體軌道演化一致。為了實現這一點，該團隊模擬了從海王星軌道之外，穿過這顆巨大行星區域和木星軌道內的天體演化。研究模擬結果包括幾個從根本上改變了我們對彗星演化理解的發現。在模擬跟蹤的新半人馬天體中，超過五分之一的被發現在其演化過程中的某個時間點進入了與SW1的類似軌道。換句話說，儘管SW1似乎是目前已知佔據「彗星搖籃」少數物體中唯一的大型半人馬天體，但根據新研究顯示，它並不是人們認為的異常值，而對半人馬天體來說是相當普通的。
除了SW1軌道的平凡性質之外，這些模擬還導致了一個更令人驚訝的發現。經過這個區域的半人馬天體，是超過三分之二木星家族彗星的來源，這使得這成為產生這些彗星的主要通道。從歷史上看，研究假設是木星周圍的區域相當空曠，被這顆巨大行星的引力清除了，但研究結果告訴我們，有一個區域不斷地被餵養。這種持續不斷的新物體來源可能有助於解釋冰體與木星碰撞的驚人速度，例如1994年著名的蘇梅克-列維九號彗星事件。
值得崇拜的彗星
根據對進入、居住和離開門戶區域冰天體數量和大小的估計和計算，這項研究預測，它將維持大約1000個木星族天體的平均數量，距離天文學家迄今發現的500個不太遠。結果還顯示，關口區域觸發了一個快速的轉變：一旦半人馬天體進入它，它很可能在幾千年內成為JFC，而在太陽系時間框架中的一眨眼功夫。Harris和Volk認為，計算表明SW1大小的冰天體應該每5萬年進入一次該區域，因此SW1很可能是有記錄的人類歷史上最大開始這種過渡的半人馬天體。
事實上，SW1可能會在幾千年內成為一顆「超級彗星」。研究人員認為，在大小和活動上可以與20世紀最明亮的彗星之一海爾-波普彗星相媲美，SW1有70%的可能性成為人類所見過的最壯觀彗星。我們的後代可能會看到一顆比哈雷彗星活躍10到100倍的彗星，除了SW1將每6到10年而不是每75年返回一次。如果在過去的一萬年中有這麼明亮彗星，我們就會知道它，研究人員認為這是一個強有力的證據，表明至少從那時起就沒有發生過類似的事件，因為古代文明不僅記錄了彗星，他們可能還崇拜它！
博科園｜研究/來自：亞利桑那大學
參考期刊《天體物理學》
DOI: 10.3847/2041-8213/ab3fb3
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