3I/ATLAS是人类确认的第三个星际天体，同时也是第二颗被确认具有明显彗星活动特征的星际彗星。此前，已有多波段观测结果显示，3I/ATLAS在较远日心距离处表现出尘埃与气体活动，其活动特征明显区别于典型太阳系彗星。

近期，凯发k8上海天文台研究团队利用天马望远镜对星际彗星3I/ATLAS开展了高灵敏度射电观测，此次观测亦是天马望远镜首次实现对星际天体的观测。研究结果表明，该太阳系外小天体在向近日点运行过程中，释放出大量水汽与一氧化碳。同时，相当一部分水汽并非直接源自彗核升华，而是来自彗发内部冰粒的二次升华过程。该发现为学界深入理解其他行星系统中小天体的形成环境及挥发物组成提供了关键线索。

研究团队依托上海天文台天马65米射电望远镜1.6GHz波段的OH谱线，追踪了3I/ATLAS水汽释放速率随日心距离的变化特征。在该彗星运行至日心距约2.27天文单位和1.96天文单位处，研究团队均成功探测到OH信号。观测结果表明，3I/ATLAS在日心距2.27天文单位处的水汽产率约为0.43吨/秒，至1.96天文单位处升高到0.62吨/秒，增幅超40%。研究发现，即使在相近日心距条件下，不同望远镜测得的水汽产率结果存在显著差异。经分析表明，该差异主要源于3I/ATLAS存在明显的“扩展源”效应，即脱离彗核的含冰颗粒在彗发区域持续发生二次升华，进而额外释放出大量水汽。小视场望远镜仅能探测彗发中心区域的水汽，其测量结果远低于彗星整体水汽产率。

为量化研究上述机制，研究团队构建了双组分参数化模型，用以区分彗核直接升华与彗发二次升华对总挥发物产率的贡献。基于蒙特卡洛方法的分析结果显示，在3I/ATLAS抵达近日点前，扩展源对总水汽产率的贡献可达80%，即观测到的大部分水汽并非直接由彗核表面喷发产生，而是源自彗发中冰粒的持续释放。随着彗星进一步靠近太阳，该贡献比例呈逐步下降趋势，但即使在近日点附近时，扩展源仍可贡献约半数的水汽释放量。

除水汽外，研究团队还利用紫金山天文台德令哈13.7米毫米波望远镜， 在日心距约2.33至1.75天文单位范围内获得了115GHz的CO谱线，测得3I/ATLAS的一氧化碳平均产率约为0.27吨/秒，并据此推算出CO/H₂O比例约为28%。该比值明显高于相似日心距下太阳系多数彗星的典型水平，尽管低于星际彗星2I/Borisov，但仍表明3I/ATLAS具有较为富集的一氧化碳挥发物库存，这反映出不同星际彗星在物质组成上存在明显差异。

此外，3I/ATLAS中CO相对HCN表现出偏高的丰度特征，进一步佐证了其形成于较太阳系更为低温寒冷的行星环境，从而得以保存更多低温挥发性物质。

未来，随着更多星际彗星被发现，天文学家有望通过多波段综合观测与系统数据分析，深入探讨这类太阳系外冰质小天体的物理结构与化学组成，进而揭示其他恒星系统的形成与演化历史。

相关研究成果发表在《天体物理学报快报》（The Astrophysical Journal Letters）上。研究工作得到国家自然凯发k8基金委员会的支持。

论文链接

天马射电望远镜及其观测过的彗星