北京
一顆彗星的年齡可能超過100億年，比我們46億歲的太陽系還要古老兩倍多。這并不是科幻設定，而是針對星際訪客3I/ATLAS的最新觀測結果。根據NASA戈達德太空飛行中心馬丁·科迪納團隊今年早些時候利用韋布空間望遠鏡（JWST）獲取的數據，這顆彗星碳同位素與氘同位素的比值指向它形成于100億到120億年前。如今，歐洲南方天文臺甚大望遠鏡上的紫外?可見階梯光柵光譜儀（UVES）帶來了獨立佐證，并且首次揭開了氮同位素背后的線索，讓這顆系外“化石”的身世拼圖更加清晰。
同位素聽起來像教科書里的概念，其實本質很簡單：同一種化學元素，只是原子核里的中子數量不同。比如碳?12有6個質子和6個中子，而碳?13則多帶一個中子；氮?14各有7個質子和7個中子，氮?15則含有8個中子。這些微小的差別意味著它們在銀河系里是通過不同過程、在不同時間、不同地點形成的。當3I/ATLAS彗星飛向太陽、被加熱而釋放出氣體時，彗發與彗尾中的同位素比例就成了記錄它出生環境的天然檔案。
愛丁堡大學天文學家西里爾·奧皮托姆領銜的團隊爭取到用甚大望遠鏡觀測3I/ATLAS的機會。他們發現，這顆彗星中碳?12與碳?13的比值不僅高于太陽系內的任何彗星，也高于本地星際介質中的數值。碳?13主要是在紅巨星內部隨著時間逐步豐裕起來的，一種富含碳?12的同位素特征意味著3I/ATLAS誕生年代極早，當時整個銀河系里還沒能積累出太多碳?13。這一結果與韋布望遠鏡早前的碳同位素測量相互印證，讓百億年年齡的說法站得更穩。
更讓研究團隊興奮的是氮同位素的測量。3I/ATLAS彗星中氮?14與氮?15的比值，比太陽系彗星測得的值高出兩倍多。這種比值特征與年輕恒星周圍的行星形成盤外緣環境吻合，暗示這顆星際彗星當初是在其母恒星的原行星盤外圍區域形成的，也許就相當于我們太陽系的柯伊伯帶。奧皮托姆與合作者——來自比利時列日大學的讓·曼弗魯瓦和達米安·于特塞梅克斯——共同指出，這樣的氮同位素指紋把3I/ATLAS的誕生地推向了距離母恒星很遠的位置。
奧皮托姆在一份聲明中打了個形象的比方：這類星際天體“就像來自遙遠行星形成過程的化石，我們卻有機會從更近的距離去研究它們。”3I/ATLAS帶著數十億年前另一個恒星系外圍的印記闖入太陽系，正在幫人們重建銀河系早期行星誕生的圖景。從碳同位素樹起的年齡標尺，到氮同位素描摹出的邊疆原生地，每一組新數據都在為這顆星際彗星的身份檔案填補關鍵一頁。
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