3I/ATLAS 的脉冲喷流：来自天体的心跳

为什么星际天体的“心跳”至关重要

当被称为 3I/ATLAS 的星际天体在 2025 年首次被追踪时，其行为看起来很古怪，但并非无法解释：它具有周期清晰且可重复的变光光变曲线。经过一年多的后续观测，现在揭示出这种周期性信号——亮度以 16.16 小时为周期振荡，振幅量级在零点几个星等——并非像许多小型太阳系天体的变化那样来自翻滚的固体。相反，主要的光线似乎源自一个由窄且准直的喷流所供给的发光彗发，这些喷流像宇宙节拍器一样增强和减弱。

这种区别至关重要。如果这种变率仅仅是由于拉长的彗核横截面变化引起的，那么我们观察到的就是熟悉的旋转测光。如果彗发本身在脉动，那么其物理机制就完全不同，可能的解释也随之拓宽——从平凡的局部升华到一些研究人员敦促应该进行测试而非随手摒弃的更奇特的假设。

我们如何知道彗发主导了光线

高分辨率成像——尤其是来自太空望远镜的图像——表明，来自 3I/ATLAS 的大部分光学通量源自一个由气体和尘埃组成的弥散透明晕，而非来自一个可分辨的明亮固体核心。那个晕，即彗发，散射阳光，并在图像中表现为占据了亮度轮廓的主导地位。过去，观测者通过天真地将所有光线归因于裸露表面来估算极大的有效半径，而以彗发为主导的观点则迫使人们进行不同的计算。

脉动而非仅仅是流动的喷流

相反，最近的分析和图像显示，有多个窄喷流从彗核流向彗发。如果这些喷流中的质量损失是脉动的——随着彗核上不同的活跃区域旋转进入阳光下而周期性地开启和关闭或增强——彗发亮度将在相同的旋转时间尺度上起伏。根据推测的约每秒 440 米的外流速度，在单个 16.16 小时的周期内排放的物质可以飞行约 25,000 公里。相对于彗核本身，这个范围很大，这意味着可观测到的亮度调制可以由远离固体核心的彗发过程决定。

对于自然彗星来说，其物理图像非常直观：当局部挥发性冰口袋面对太阳时会受热，以爆发的形式升华，并产生准直喷流。随着该口袋转离，喷流减弱，彗发似乎会“放气”，直到下一次旋转——这就是“心跳”类比的由来。显示出持久准直结构和可重复周期的观测结果支持这一机制。

争论转向更广泛的影响

并非所有人都满足于纯粹的自然解释。哈佛大学著名科学家 Avi Loeb 曾辩称，某些星际闯入者值得作为可能的技术物体进行认真考虑，他认为 16.16 小时的脉冲信号值得作为技术签名进行探索。按照这种观点，周期性的爆发在假设上可能与工程操作——如常规推力、姿态控制或动力循环现象——有关，而非与暴露冰层的太阳加热有关。

这一主张之所以引起关注，恰恰是因为清晰、稳定的周期性是天文学家在搜索人造信号时标记的一种模式。但非凡的提议需要更高标准的证据。关键的观测问题是：喷流是否像升华驱动的活动所预期的那样与太阳对齐，还是指向需要其他解释的方向？

如何测试竞争观点

目前有一些具体的短期测试可以决定是自然解释还是非传统解释。

• 高频次成像“电影”：跨越多个旋转周期的校准良好的快照序列，将显示脉冲式变亮是否遵循热升华所预期的向日几何形状。如果变亮始终指向太阳方向，那将有力地指向自然活动。
• 行星交会监测：该天体计划掠过木星，这提供了一个动力学实验室。如果 3I/ATLAS 在木星的希尔球内经历了可测量的、无法通过喷气力矩建模的非引力机动，这将是一个令人震惊的、直接的控制迹象。

广大科学界的看法

政府和任务科学家保持着谨慎态度。航天机构团队强调，观察到的彗发和光谱特性与已知的彗星行为一致，并且脉动喷流可以自然地产生于异质的表面成分和局部的活跃喷口。他们还强调，进一步的数据——经过仔细校准的时间分辨成像和光谱监测——对于结案至关重要。

支持进行更深入审查的人士（包括呼吁更广泛发布原始数据的人士）认为，开放透明能加速发现并增强公众信任。科学方法受益于相互竞争的假设，以及旨在证实或排除假设的测试。这正是目前关于 3I/ATLAS 的辩论所需要的。

为什么这个故事不仅关乎好奇心

3I/ATLAS 是一个星际使者：它来自太阳系邻域之外，携带有关其他系统过程的信息。了解其脉动喷流是彗星物理的奇特现象、一种新型的冰火山活动，还是某种工程行为，对于行星科学、小天体物理学和寻找技术签名都具有重要意义。即使最保守的解释成立，解决这一现象也将让我们了解挥发物输运、喷流准直，以及小天体在穿越太阳系期间对剧烈加热的反应方式。

接下来的看点

前进之路在于观测。高分辨率时间序列成像、跨波段的协调光谱观测，以及关键接近阶段的精细动力学追踪，将决定这个“心跳”故事的结局。业余观测者也可以贡献有用的测光数据，但决定性的测量可能将来自太空望远镜和能够分辨喷流几何结构并测量运动学的大型地面设施。

在科学中，模式引发问题；决定性的实验回答问题。目前，3I/ATLAS 正在跳动，天文学家正在动员起来，以足够的细节记录这些节奏，以便明确识别出这是自然界——还是更特殊的东西——的杰作。

— Mattias Risberg，科隆