富氮彗星 C/2016 R2 (PanSTARRS) 的高分辨率光学光谱研究

对彗星 C/2016 R2 (PanSTARRS) 的早期观测表明，该彗星的组成非常特殊。我们在该彗星距离太阳 2.8 au 时的二月获得了其高分辨率光谱。我们使用了 ESO VLT 的 UVES 光谱仪，并辅以 TRAPPIST 望远镜获得的窄带图像。我们探测到来自离子 $\mathrm{N_2^+}$ 和 $\mathrm{CO^+}$ 的强发射，以及 $\mathrm{CO_2^+}$、CH 自由基的发射，还有此前该彗星观测中未检测到的弱得多的 CN、$\mathrm{C_2}$ 和 $\mathrm{C_3}$ 自由基发射。我们未探测到 OH 或 $\mathrm{H_2O^+}$，并得出 $\mathrm{H_2O^+/CO^+}$ 比值的上限为 0.4，意味着该彗星水丰度较低。我们测得 $\mathrm{N_2^+/CO^+}$ 比值为 $0.06\pm0.01$。未探测到 $\mathrm{NH_2}$ 表明该彗星大部分氮含量存在于 $\mathrm{N_2}$ 中。结合较高的 $\mathrm{N_2^+/CO^+}$ 比值，这可能表明彗星形成温度较低，或者该彗星是一个大型分异柯伊伯带天体的碎块。$\mathrm{CO_2^+/CO^+}$ 比值为 $1.1\pm0.3$。我们未探测到 $\mathrm{^{14}N^{15}N^+}$ 谱线，仅能从 $\mathrm{N_2^+}$ 测得约 100 的 $\mathrm{^{14}N/^{15}N}$ 比值下限，这与其他彗星中 $\mathrm{NH_2}$ 和 CN 的同一同位素比值测量相符。最后，除 [OI] 和 [CI] 禁线外，我们首次在彗星彗发中探测到禁戒氮线 [NI] 双线，位于 519.79 和 520.04 nm。