彗舞朱雀——C/2023 A3彗星观测记

2024年9月末，C/2023 A3 Tsunchinshan-ATLAS彗星到达近日点附近，其日心距仅约5856万千米，地心距约1.37亿千米。我有幸随水兄、张瑶老师、陆柒、冬冬等友人，并携女儿窈窈同去颙望。我们本着“有彗则乐之、无彗则观星、无星则观鸟”的天文爱好者悲壮浪漫情怀，立于秋夜之海滨。虽然早已过“七月既望”，但窅然波澜不惊的海面，仍颇有“山高月小，水落石出”的意境。

2024年9月28日，C/2023 A3彗星于黎明前先于太阳升起。以中国古代星图来看，彗星位于南方朱雀的张宿与太微右垣之间。图源: Stellarium

柳宿再往下就是朱雀的星、张二宿。而朱雀的翼、轸二宿（王勃曾写过“星分翼轸，地接衡庐”）则还在地平线下。在星宿东面有轩辕十七星，大家是否像祖先一样，也觉得这像一条从天而降、伸着长须或双爪的大龙？西方文明把这个天上的巨大反问号想象为狮子的头部。

在朱雀这片区域内观测彗星，对于中国人来说不会陌生。据《后汉书》记载，汉顺帝永和六年（公元141年；也正是这个东汉皇帝复任张衡为太史令），有彗星“在东井，遂历舆鬼、柳、七星、张，光炎及三台，至轩辕中灭”。古人多说彗星不吉：“不出五年，天下有大丧”。过了四年，顺帝果然崩了，真巧！当年这颗彗星很有可能是每隔75到76年左右回归一次的1P/Halley（哈雷彗星）。

在前期的《有彗自远方来》中提到，中华文明留下了全世界最多数的古代彗星目击记录。我们的祖先曾连续记载了哈雷彗星29次回归。但也因为这种“活久见”和占星文化等原因，中国人没有发现短周期彗星的回归规律。结果，中外文明仰望了数千年的大彗星，被英国科学家哈雷算出了规律。

出于古代王侯将相的政治需要、或者由于古人有限的天文知识，应该也存些错误的天象记录。其实，即使现代的一些初学者，也可能将一些星团误认为是彗星。比如著名的“伪彗星”C76。大家千万不可见“C”就是Comet。“C76”的首字母是科德韦尔（Caldwell）深空天体表的意思。“C”在不同学科里，可以代表不同的意思。比如我可能会联想到手托“镇系之宝”--C60碳足球模型的化学老师。

C76的位置。图源：Stellarium

C76距我们约5600光年，是位于天蝎座尾宿三方向的一个的年轻疏散星团。在无月的晴夜，裸眼看去像颗朦胧的彗星披着淡淡的彗发。C76视直径约15角分，附近其它的星团和放射星云又好似彗尾。

上图右上为DSS在地面拍摄的C76 (NGC6231)疏散星团；左下为哈勃空间望远镜拍摄的C76疏散星团内部分恒星。图源：Digitized Sky Survey; Hubble image: NASA, ESA, and J. Maiz Apellaniz (Centro de Astrobiologia [CSIC/INTA]); Processing: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America)

说到彗星的名称，窈窈问：“为啥今天这颗彗星编号是C/2023 A3，而哈雷彗星编号是1P？我能把好朋友名字放一起命名一颗彗星吗?” 这是个好问题！彗星的正式名称里面含有非常详细的信息。国际天文学联合会有具体的彗星命名规则，例如：

P/：周期彗星；

C/：长周期（大于200年）或非周期彗星；

年份加上大写英文字母（除去I和Z之外）及阿拉伯数字：某年某月的上半月或下半月发现的第几颗彗星；

发现者或团队名字：一般不会超过两三个名字。

1P/Halley是第一颗被确定的短周期彗星，以哈雷命名。我小时有幸见过。此图是由欧空局的乔托行星际探测器于1986年拍摄的哈雷彗星的彗核。我要强身健体，保护视力，期待三十七年后与回归的哈雷彗星重逢。但愿“万里归来颜愈少”。图源：ESA. Courtesy of MPAe, Lindau

C/1995 O1就是海尔波普彗星。这是颗长周期彗星，是1995年7月下旬发现的第一颗彗星。这颗明亮的大彗星以艾伦.海尔与托马斯.波普两位发现者的姓氏来命名。下次再见它回归近日点，也许要到公元4360年了。上图为哥伦比亚号航天飞机于1997年在太空中拍摄，同时在这张长曝光照片里可以看到城市的灯光和石化厂的火光。图源：NASA。

这次的C/2023 A3 Tsunchinshan-ATLAS，是2023年1月上旬发现的第三颗彗星。发现单位为中科院紫金山天文台，以及位于南非的ATLAS计划。该彗星为长周期彗星，也许要6万多年后才能回归。不知人类届时过得如何，有没有实现在恒星际空间“相期邈云汉”的梦想？

利用已知的轨道参数，可以推出彗星在近日点时的位置。上图中心黄球代表太阳，C/2023 A3彗星在太阳右下附近，距离地球仅约0.9 au （1 au约为1.49亿公里），相对速度约67千米/秒。图源：astorb.com

科学家们相信在太阳系外的其它恒星系里，也有彗星存在，但目前没必要思考系外彗星的命名方式。如此遥远且渺小的目标，在未来很长时间里也许都无法被探测到。

距我们仅约63光年的绘架座β星只有约2100万岁，比46亿岁的太阳年轻很多。以上模拟图中，白色内圈为该系统的一颗行星之轨道。外圈巨大的尘埃盘里可能蕴藏着无数彗星。图源：NASA's Goddard Space Flight Center

1997年3月拍摄的C/1995 O1海尔波普彗星。可以看到相对较长的淡蓝色气体彗尾以及弯曲的黄白色尘埃彗尾。图源：ESO/E. Slawik

彗尾尘埃给人一种白色冰雪的感觉，但彗星表面反照率低，且存在有机物，因此彗核一般是炭灰色的。除了释放大量水蒸气之外，彗核还会释放氨气、硫化物、氰化物、等等。因此彗星这个宇宙冰淇淋，闻上去也许是臭臭的、毒毒的。

67P彗星的彗核像腰果，表面并非冰雪世界那样洁白。图源：OSIRIS:ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA NacCam: ESA/Rosetta/NavCam–CC BY-SA IGO 3.0

这些是欧空局在67P彗星上探测到的气体成分，并以一些形象的动物来象征各类物质。其中不乏一些散发化肥或粪便气味的分子。携带着这些古老太阳系“信息”的彗星，对人类认识地球上有机物、水、甚至生命的起源，具有重要意义。图源：ESA

接着窈窈也提了个问题：“彗星一直‘融化’抛洒物质，会不会像飞船一样改变航线？”这个叫彗星的非引力效应，对彗星轨道确实有长期的影响。但这种影响量级很小，远不如来自大行星的引力扰动造成的影响。比如哈雷彗星的轨道周期会受大行星引力影响，在74至79年之间变化，目前轨道周期为75.32年。C/2023 A3轨道周期也会受大行星引力等因素影响，逐渐产生变化。轨道演化问题是非常复杂的一门学科。

及时发现茫茫太阳系中的小行星及彗星，并通过研究其轨道，可以提早预警对地撞击威胁。上图为99942号小行星（毁神星）目前的轨道。该小行星平均直径0.34千米，于2004年才被发现。据计算，该小行星（白色球）将于2024年11月初穿过地球（蓝色球）轨道。好在届时地球处于轨道的另一边而不会相撞。图源：astorb.com

我们仰望着横无际涯的星空，不觉已到04:15分，逐渐临近观察窗口。天文人常遇到的事情出现了：逢彗必云，观星则雨！诗仙心中的高山大川，也许能“云霞明灭或可睹”，但这暗弱的彗星才半小时的观察窗口，要是云朵徘徊不散，太阳起来一唱“早早早”，咱就结束了。

残月下，荡胸生曾云，决眦不见彗星。宝贵的时间窗口正在流逝。但谁会忍心去责怪这朵可爱的小狗云呢！图源：周雁峰

04:25分过后，彗星在云后方升起，连夜守候在相机和望远镜旁的众彗友，一边表露遗憾之情，一边频繁按动快门。此时，运气远比科学分析重要了！

小狗云长大了，居然还吐出了舌头！此后，它尾巴逐渐变细长，演化成可爱小猫了。差点让我忘记今天的主角C/2023 A3了。大家看得心情非常愉悦。图源：周雁峰

不久，朋友陆柒在云层一角拍到了目标，此乃白云生处有彗星！彗星的观测效果取决于很多因素，例如相角大小、彗星自身的活动性、彗地日构成的几何关系、天气、观测者所在的经纬度，等等。而且彗星的散射模型比较复杂，相角的减少未必与彗星亮度呈绝对相关。天时地利人和的运气与良好的准备，是很重要的。

水兄随后也在云隙间抢得一张若隐若现的身影，彗尾目测长达5度。

很快，太阳升起，彗星与朱雀一起迅速隐没在蓝天之后。这次观测遇到可爱的小狗云，限制了跟踪对焦，我和窈窈的单筒望远镜仅目视数秒就丢失了目标。但“云青青兮欲雨，水澹澹兮生烟”也很好看啊！这经历又何尝不是我们未来共同美好回忆的一部分呢？彗友们有说有笑，收拾装备，咏而归。

此文以连续3天的观测活动汇集写成。