C/2014 UN₂₇₁ (Bernardinelli-Bernstein)2014

观测史

发现

C/2014 UN271是天文学家佩德罗·伯纳迪内利（Pedro Bernardinelli）和加里·伯恩斯坦（Gary Bernstein）在算法协助搜索缓慢移动的海王星外天体时，从托洛洛山美洲际天文台暗能量巡天（DES）的档案图像中发现的。它在2014年10月10日至2018年11月26日的42张DES影像中，检测到当时视星等仅有22等的彗星。DES影像的长观测弧显示，尽管该天体在影像中看起来像小行星（点状），但该天体是以近似抛物线轨道朝向太阳接近中，这意味着它起源于奥尔特云。在DES首次检出的影像中，该物体位于南天星座玉夫座，与太阳的距离为29.0天文单位（4.34 × 109千米；2.70 × 109英里），已在海王星的轨道内侧。从它的距离来看，该物体相对较高的亮度表明其直径必须在100 km（62 mi）的数量级上，对来自彗星起源地的物体来说，这是一个非常大的尺寸。

这一发现于2021年6月19日由小行星中心宣布，该天体的临时名称是小行星 2014 UN 271。对于2014 UN271这名称，2014年是拍摄第一张发现影像的时间，U是发现的那半个月（10月下旬），N271是该半月发现的第6788颗（N271=271*25+13）。该天体引起了全世界天文学家的极大关注：天文学家进行了后续观测，并在宣布后的几天内发现了几个回溯发现。回溯发现最早的 2014 UN 271观测结果是来自帕拉纳天文台的可见光和红外巡天望远镜于2010年11月15日拍摄的影像，当时该天体距离太阳34.1天文单位（5.10 × 109千米；3.17 × 109英里）。

彗星活动

2021年6月22日， 拉斯坎布雷斯天文台的天文学家Tim Lister，使用南非天文台位在南非萨瑟兰附近的观测站，由卢卡·布兹设在纳米比亚的远程望远镜SkyGems，首次报导了 2014 UN 271的彗星活动。观测结果发现这颗彗星比预测的要亮一个星等，稍不对称的彗发宽度高达15弧秒。当时，彗星与太阳的距离为20.2天文单位（3.02 × 109千米；1.88 × 109英里）。2021年6月24日，小行星中心证实了彗星活动的观测，彗星正式彗星的命名为C/2014 UN271（Bernardinelli–Bernstein）。

对NASA的凌日系外行星巡天卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite，TESS）存档影像的分析表明，早在2018年9月，在距离太阳23.8天文单位（3.56 × 109千米）的观测中，C/2014 UN271就有一个广阔的、弥漫的彗发，宽度至少为43弧秒。在2018年至2020年的TESS观测期间，彗星的亮度显著增加了1.5个星等，这可能是持续活动而非自发爆发的结果。

可见性

目前，C/2014 UN271的位置在天球赤道南方的赤纬−47°，很适合在南半球进行观测。即将于2023年开始运作的薇拉·鲁宾天文台将监测其彗星活动的演变。因为彗星不会进入内太阳系，因此这颗彗星不会变得更加活跃。预计彗星一旦到达近日点，不会比冥王星（视星等13–16）更亮，而且可能只会达到冥王星卫星冥卫一（视星等16.8）的亮度。即使它达到冥王星的视星等，也需要大约一架200 mm望远镜才能看到。

彗核性质

大小和质量

2021年，通过阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）进行的无线电波和热辐射的量测估计 C/2014 UN 271彗核的最大直径为| 137±17公里（85±11英里）（假设看不见的尘埃、彗发对彗核的热辐射污染可以忽略不计。）。ALMA的量测没有排除尘埃与彗发污染彗核热辐射高达24%的可能性，因此实际直径很可能更小。在2022年，在设定尘埃与彗发对彗核污染的最大值下，哈勃空间望远镜对 C/2014 UN 271的观测证实其最大尺寸下限为119±15公里（74±9英里）。

即使在估计的最小直径下，C/2014 UN271也是发现的最大奥尔特云彗星，比直径小于2 km（1.2 mi）的典型彗星大50多倍。之前已知的最大长周期彗星是C/2002 VQ94 (LINEAR)，直径为96 km（60 mi），其次是海尔-波普彗星，直径为 74 km（46 mi）。唯一已知大于C/2014 UN271的彗星是活跃的半人马小行星95P/开朗，其直径约为215 km（134 mi）。

媒体称C/2014 UN271 一颗“巨型彗星”，有些人甚至声称它可能是一颗矮行星。 然而，C/2014 UN 271远远低于流体静力平衡的400—1,000 km（250—620 mi）直径阈值；因此它的质量不足以通过自身引力变成球形，所以它不可能是矮行星。此外，以C/2014 UN271彗核的大小，具有1 g/cm3以下的低密度；表明与矮行星的固体和分化的内部相比，其结构具有高度多孔性。

C/2014 UN271的质量和密度虽然尚未测量，NASA粗略估计其质量为450 × 1015千克（500 × 1012 short ton），大约是典型彗星的10万倍。

反照率和颜色

根据其距离和视星等计算得出，没有彗发的C/2014 UN271彗核，在视觉（V波段）上的绝对星等为8.63±0.11。以给定最小的估计直径（119公里）和绝对星等，计算出彗核具有非常低的视觉几何反照率，上限值为4.4%±1.2%，这意味着它仅反射4.4%±1.2%的可见光，使其表面比煤更暗。对于最大估计直径（137公里），彗核的最小反照率为3.3%±0.9%。C/2014 UN271的低反照率也是短周期和长周期群体的小彗星核的特征，表明太阳系彗星的反照率、核大小和轨道类型之间缺乏相关性。彗星核的低反照率通常归因于宇宙线解离分子在核表面产生的碳、有机化合物和硫化物的沉积。

对C/2014 UN271在其进入太阳系路径中进行的光学观测表明，其核对较长的波长似乎更具反射性，表明其呈中等红色（尽管红色略低于），与大多数长周期彗星相似。由于彗星活动，预计C/2014 UN271彗核的反照率和颜色会随着时间的推移而改变，特别是在通过近日点后温度降低时；它的核质量足够大，可以在引力作用下将凝华的冰冷喷射物重新捕获到其表面，这会与海尔-波普彗星通过近日点后观察到的情况类似。

彗星属性

C/2014 UN271的彗发在20–25AU时指数型的增亮，与来自彗核表面冰冻的二氧化碳（CO2）或氨（NH3）升华产生的指数增亮一致。较不丰富的挥发成分物质，如一氧化碳（CO）可能存在于C/2014 UN 271中，并可能对其远距离活动起到额外作用，但它们的排放仍有待检测。 2020年11月， NEOWISE以红外线观测，没有检测到来自在C/2014 UN271释出的CO气体；但在相同的日心距离下，20.9天文单位， CO排放速率的上限约为海尔-波普彗星的10倍。

对2018-2020年TESS影像中C/2014 UN271彗发形状的分析表明，彗发由次毫米级尘埃颗粒组成，以范围在10 m/s（33 ft/s）的低速喷射在附近，这表明彗星在2018年前2至10年间变得活跃。根据2022年1月哈勃观测到的彗发亮度，在20天文单位的C/2014 UN271正在以大约1,000 kg/s（1.1 short ton/s）的速度损失质量；与海尔-波普彗星在这个距离上的相似。

轨道和起源

C/2014 UN271来自奥尔特云，自2014年3月以来一直在海王星（29.9AU）轨道内，并将于2022年9月进入天王星（18.3AU）轨道内。近日点通过时间自2021年6月以来一直广为人知。目前，彗星距离太阳的3-sigma不确定性为±60,000公里。

奥尔特云彗星接近和远离太阳的轨道周期，受到行星摄动导致的轨道变化永远不会完全相同。对于奥尔特云彗星来说，在行星区域内定义的轨道可能会产生误导性的结果。因此，应该在进入行星区域之前和离开行星区域之后，分别计算接近和远离的轨道。使用几年来经由数十次观测的观测弧，C/2014 UN271的轨道是可靠的，根据喷气推进实验室线上历书系统的计算，它在1,600年的进入轨道半长轴为20,000 AU（0.3 ly）。这表示 C/2014 UN 271大约于140万年前处在奥尔特云中的最远距离（39,000 AU（0.6 ly））。它将在2031年1月23日左右到达近日点（最接近太阳），距离10.95天文单位（1.638 × 109千米；1.018 × 109英里），就在土星轨道的远日点（10.1天文单位之外。它将于2031年4月5日最接近地球，距离在10.1天文单位（1.51 × 109千米；0.94 × 109英里）左右。它将于2033年8月8日越过黄道面，此时它与太阳的距离远达12.0 AU。它离开太阳（出境）的轨道周期将约为450万年，远日点距离约为54,000 AU（0.9 ly）。在奥尔特云中，该物体与寿岛太阳约束的引力非常松散，并受到星系潮汐摄动的影响。

像C/2014 UN271这样的大型长周期彗星很少被发现，这是因为一种被称为"衰退"的现象：在围绕太阳运行的束缚轨道上的彗星，在每一次近日点的活动中周期性地失去质量和挥发性成分，导致其大小、亮度和活动性随着年龄的增长而逐渐减小。这进一步证明 C/2014 UN 271是一颗动态的新彗星。

勘探

截至2022年 (2022-Missing required parameter 1=month!)没有对 C/2014 UN 271提出任务建议，也没有任何即将进行的任务可以针对该彗星进行探勘。欧洲空间局即将进行的彗星拦截器任务将于2029年发射，并在地球轨道内对一颗长周期彗星进行飞越，但由于C/2014 UN271的近日点距离遥远，将无法前往。

根据星际研究倡议协会在2021年的一项研究，在2022-2029年的9月至10月期间，每年都可以有一个直接飞往C/2014 UN271的低能轨道飞越任务最佳发射窗口，与地球的最大速度差为20公里/秒。在所有情况下，当C/2014 UN271在2033年8月以距离太阳11.9AU的距离穿过黄道面时，是最理想的时间，让航天器将能以12-14公里/秒的相对速飞越彗星。或者，可以在2020-2027年和2034-2037年发射，利用木星进行重力助推和奥伯思机制的组合，飞行到C/2014 UN271进行探测。后一个窗口内的发射可以在完成1:1地球共振轨道后，利用地球飞越木星，这将显著降低地球发射时的特征能量（Characteristic energy），并可以在黄道上方抵达目标。利用内行星连续的重力助推和轨道共振，进行飞越轨道也是可能的，但2028年之前的发射日期提供了最理想的遭遇组合，即2033年晚些时候的时间抵达彗星。

虽然彗星几乎垂直于黄道的轨道使得任何从黄道直接会合的轨道都不可行，但到C/2014 UN271的交会轨道已被考虑。尽管如此，在彗星越过黄道后，与C/2014 UN271的交会可以在木星重力助推下进行，最佳发射日期为2030-2034年，飞行持续时间约为14-15年。