克鲁兹族掠日彗星 C/2026 A1 (MAPS) 的初步彗核大小估计

张启成、马修·M·奈特、叶泉志、卡尔·A·施密特、卡尔·巴塔姆斯

发表于2026年3月 • 《AAS研究笔记》第10卷 第57期 DOI: 10.3847/2515-5172/ae5220

摘要

詹姆斯·韦伯空间望远镜对正在接近的克鲁兹族掠日彗星 C/2026 A1 (MAPS) 的成像，足以将彗核与周围的尘埃区分开来。彗发模型拟合表明，其形态与直径约 0.4 公里 的彗核相符——这个尺寸可能大于日冕仪常规发现的小型克鲁兹族碎片，且与 C/2011 W3 (洛夫乔伊) 彗核大小相当或略小。然而，由于 C/2026 A1 是唯一一颗被直接观测到彗核的克鲁兹族掠日彗星，这些比较结果应谨慎对待。

1. 引言

克鲁兹族掠日彗星是源自同一颗母体掠日彗星的碎片，其中既包括历史上几颗最明亮的彗星，也包括大量几乎每天都被太阳日冕仪观测到的、在近日点前瓦解的更小天体 (B. G. Marsden 2005)。C/2026 A1 (MAPS) 于2026年1月13日由 MAPS (莫里、阿塔德、帕罗特、西尼奥雷) 巡天发现，并很快被确认属于该族群 (D. W. E. Green 2026)。它在距太阳 2.1 天文单位处被发现，是所有克鲁兹族彗星中最早被发现的，这可能表明其彗核异常巨大。

然而，该彗星在发现时已明显活跃，因此其亮度既反映了彗核散射的光，也反映了周围尘埃和气体散射的光。它可能拥有一个巨大但活动较弱的彗核，能够幸存过近日点并变得非常明亮；或者是一个较小但高度活跃的彗核，很可能像许多日冕仪所见碎片一样，在近日点前就解体。我们使用詹姆斯·韦伯空间望远镜观测这颗彗星，部分原因就是为了解决这个不确定性，因为更高分辨率的成像能更好地区分彗核与彗发；本文接下来就是对这次观测数据的初步分析。

2. 观测

我们在项目 DD 12509 下，于2026年2月6日至7日（彗星距太阳 1.6 天文单位）进行了观测。近红外相机使用长波通道的 F250M、F277W、F300M、F430M 和 F460M 滤镜进行了五次拍摄，同时使用短波通道的 F150W2 滤镜进行同步成像。中红外仪器使用 F560W、F1000W 和 F1500W 滤镜进行了三次拍摄。我们使用詹姆斯·韦伯空间望远镜校准流程 (H. Bushouse et al. 2023) 处理数据，对近红外相机数据进行了闪烁噪声清理，并减去了与近红外相机观测并行采集的中红外仪器背景帧。

在每帧图像中，我们定位彗头最亮的像素，并选定一定半径范围内的像素用于拟合彗核与彗发。半径的选择经过反复试验，以平衡信噪比需求：既要将光圈限制在足够小的区域，使一个简单的彗发模型能准确表征其形态；又要使其足够大，以避免拟合点扩散函数的误差。最终选定的半径分别为：F150W2 为 0.5角秒，F250M、F277W、F300M、F430M 和 F460M 为 1角秒，F560W 和 F1000W 为 2角秒，F1500W 为 3角秒。

我们使用了类似于哈勃空间望远镜常用的彗发模型 (例如 P. L. Lamy et al. 1998)。在距离彗核投影距离 ρ 和位置角 θ 处的彗发亮度为 C(ρ, θ) = C₀ + A(θ)ρ⁻ⁿ⁽ᶿ⁾，其中 C₀ 是常数偏移量，A(θ) 和 n(θ) 是截断傅里叶级数。我们还对彗核位置进行了拟合，并将彗核建模为一个按比例缩放的 δ 函数。然后，我们将组合模型与来自 STPSF 的点扩散函数 (M. Perrin et al. 2025) 进行卷积。

我们计算了贝叶斯信息准则，并为近红外相机帧选择了使该值最小化的 A(θ) 和 n(θ) 的阶数截断，阶数范围为 3-7。对于中红外仪器，贝叶斯信息准则最小阶数分别为 F560W 的 11 阶、F1000W 的 14 阶，以及 F1500W 的 16 阶及以上，并伴有明显的点扩散函数误差过拟合迹象；因此，我们使用了 F560W 的 10-12 阶和 F1000W 及 F1500W 的 10-16 阶的平均彗核通量，不确定度通过标准差估算。

由于五个 F150W2 帧与长波近红外相机帧是同时获取的，我们利用前者对后者的彗核通量进行彗核自转校正，使其与平均 F150W2 通量匹配。我们将 F150W2 的彗核变异性按平方和开根号的方式加入到中红外仪器通量的不确定度中，因为中红外仪器数据没有此类同步观测，无法校正彗核自转。

我们使用近地天体热模型 (A. W. Harris 1998) 对所有波段提取的彗核通量进行拟合。我们采用了一个简化的反照率-发射率曲线，该曲线具有恒定斜率，并在超过 2.5 微米后趋于平缓。我们对小于 2.5 微米的反射率斜率设置了 (1 ± 2)%/0.1 微米的先验条件，该范围涵盖了 F. E. DeMeo et al. (2009) 的小行星分类类型。我们还假设了一个斜率为 β = 0.04 ± 0.01 的线性相位函数，这与已测量的彗核结果一致 (M. M. Knight et al. 2024)。

图1展示了一个用于提取彗核通量的拟合彗星形态模型示例，以及用所有提取通量进行近地天体热模型拟合得到的光谱能量分布。此最佳近地天体热模型解对应彗核直径为 0.38 ± 0.07 公里，2.5 微米几何反照率为 (13 ± 7)%，热模型波束参数 η = 1.02 ± 0.14。

3. 讨论

目前没有对其他任何克鲁兹族掠日彗星的类似直接彗核观测，因此只能进行间接比较。历史上最明亮的克鲁兹族掠日彗星的报告星等表明它们拥有大得多的、数公里尺度的彗核 (M. M. Knight et al. 2010)。相比之下，钠气体释放情况表明，日冕仪常规发现的小型碎片直径 ≲0.2 公里 (Z. Sekanina 2003)。同样，过去半个世纪中唯一已知幸存过近日点的掠日彗星 C/2011 W3 (洛夫乔伊)，其气体释放情况与一个约 0.4–0.6 公里的彗核相符 (P. I. McCauley et al. 2013)。C/2026 A1 与 C/2011 W3 大小可能相似，这表明前者也可能幸存过近日点，并在之后产生一条在傍晚天空可见的长尘埃尾。

然而，大小并非近日点幸存的唯一因素。例如，更大的非克鲁兹族掠日彗星 C/2012 S1 (ISON) 直径约 1.4 公里，却在近日点前一周解体，原因可能是在其长达数年的观测活跃期内，气体释放产生的力矩使其自转瓦解 (M. Combi et al. 2014; P. L. Lamy et al. 2014)。考虑到 C/2026 A1 的活动增强时间早于 C/2011 W3，它也可能在近日点之前就瓦解。在这种情况下，其散落的碎片很可能会在这次掠日遭遇中被彻底摧毁，之后不会留下任何可观测的残骸。

致谢

我们感谢 DDT 审稿人，以及约翰·斯坦斯伯里、阿尔贝托·诺列加-克雷斯波、艾莉森·维克、布莱恩·霍勒和 STScI 其他在短时间内促成詹姆斯·韦伯空间望远镜观测的同事们。

张启成获得洛厄尔天文台珀西瓦尔·洛厄尔博士后研究员职位的支持。叶泉志和马修·M·奈特获得 NASA 计划 80NSSC22K0772 的支持。卡尔·巴塔姆斯获得 NASA 资助的 Sungrazer 项目的支持。

本文介绍的詹姆斯·韦伯空间望远镜数据是从太空望远镜科学研究所的米库尔斯基太空望远镜档案馆获取的。所分析的具体观测数据可通过 doi:10.17909/y0sw-2877 访问。

本文表达的观点仅代表作者本人，并不反映美国海军学院、海军部、国防部或美国政府的官方政策或立场。

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