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3I/ATLAS是人類確認(rèn)的第三個(gè)星際天體，同時(shí)也是第二顆被確認(rèn)具有明顯彗星活動(dòng)特征的星際彗星。此前，已有多波段觀測(cè)結(jié)果顯示，3I/ATLAS在較遠(yuǎn)日心距離處表現(xiàn)出塵埃與氣體活動(dòng)，其活動(dòng)特征明顯區(qū)別于典型太陽系彗星。近期，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)研究團(tuán)隊(duì)利用天馬望遠(yuǎn)鏡對(duì)星際彗星3I/ATLAS開展了高靈敏度射電觀測(cè)，此次觀測(cè)亦是天馬望遠(yuǎn)鏡首次實(shí)現(xiàn)對(duì)星際天體的觀測(cè)。研究結(jié)果表明，該太陽系外小天體在向近日點(diǎn)運(yùn)行過程中，釋放出大量水汽與一氧化碳。同時(shí)，相當(dāng)一部分水汽并非直接源自彗核升華，而是來自彗發(fā)內(nèi)部冰粒的二次升華過程。該發(fā)現(xiàn)為學(xué)界深入理解其他行星系統(tǒng)中小天體的形成環(huán)境及揮發(fā)物組成提供了關(guān)鍵線索。研究團(tuán)隊(duì)依托上海天文臺(tái)天馬65米射電望遠(yuǎn)鏡1.6GHz波段的OH譜線，追蹤了3I/ATLAS水汽釋放速率隨日心距離的變化特征。在該彗星運(yùn)行至日心距約2.27天文單位和1.96天文單位處，研究團(tuán)隊(duì)均成功探測(cè)到OH信號(hào)。觀測(cè)結(jié)果表明，3I/ATLAS在日心距2.27天文單位處的水汽產(chǎn)率約為0.43噸/秒，至1.96天文單位處升高到0.62噸/秒，增幅超40%。研究發(fā)現(xiàn)，即使在相近日心距條件下，不同望遠(yuǎn)鏡測(cè)得的水汽產(chǎn)率結(jié)果存在顯著差異。經(jīng)分析表明，該差異主要源于3I/ATLAS存在明顯的“擴(kuò)展源”效應(yīng)，即脫離彗核的含冰顆粒在彗發(fā)區(qū)域持續(xù)發(fā)生二次升華，進(jìn)而額外釋放出大量水汽。小視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡僅能探測(cè)彗發(fā)中心區(qū)域的水汽，其測(cè)量結(jié)果遠(yuǎn)低于彗星整體水汽產(chǎn)率。為量化研究上述機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了雙組分參數(shù)化模型，用以區(qū)分彗核直接升華與彗發(fā)二次升華對(duì)總揮發(fā)物產(chǎn)率的貢獻(xiàn)。基于蒙特卡洛方法的分析結(jié)果顯示，在3I/ATLAS抵達(dá)近日點(diǎn)前，擴(kuò)展源對(duì)總水汽產(chǎn)率的貢獻(xiàn)可達(dá)80%，即觀測(cè)到的大部分水汽并非直接由彗核表面噴發(fā)產(chǎn)生，而是源自彗發(fā)中冰粒的持續(xù)釋放。隨著彗星進(jìn)一步靠近太陽，該貢獻(xiàn)比例呈逐步下降趨勢(shì)，但即使在近日點(diǎn)附近時(shí)，擴(kuò)展源仍可貢獻(xiàn)約半數(shù)的水汽釋放量。除水汽外，研究團(tuán)隊(duì)還利用紫金山天文臺(tái)德令哈13.7米毫米波望遠(yuǎn)鏡， 在日心距約2.33至1.75天文單位范圍內(nèi)獲得了115GHz的CO譜線，測(cè)得3I/ATLAS的一氧化碳平均產(chǎn)率約為0.27噸/秒，并據(jù)此推算出CO/H2O比例約為28%。該比值明顯高于相似日心距下太陽系多數(shù)彗星的典型水平，盡管低于星際彗星2I/Borisov，但仍表明3I/ATLAS具有較為富集的一氧化碳揮發(fā)物庫存，這反映出不同星際彗星在物質(zhì)組成上存在明顯差異。此外，3I/ATLAS中CO相對(duì)HCN表現(xiàn)出偏高的豐度特征，進(jìn)一步佐證了其形成于較太陽系更為低溫寒冷的行星環(huán)境，從而得以保存更多低溫?fù)]發(fā)性物質(zhì)。未來，隨著更多星際彗星被發(fā)現(xiàn)，天文學(xué)家有望通過多波段綜合觀測(cè)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，深入探討這類太陽系外冰質(zhì)小天體的物理結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成，進(jìn)而揭示其他恒星系統(tǒng)的形成與演化歷史。相關(guān)研究成果發(fā)表在《天體物理學(xué)報(bào)快報(bào)》（The Astrophysical Journal Letters）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的支持。論文鏈接天馬射電望遠(yuǎn)鏡及其觀測(cè)過的彗星