文/羊城晚報全媒體記者 易芝娜
人類確認發現的第一個來自太陽系外的星際天體「奧陌陌」的起源，近日被中科院國家天文臺聯合揭曉。其研究結果於4月13日在線發表在國際學術期刊《自然-天文》上。
這篇論文描述了這類星際天體的形成機制和成為星際天體的過程，作者提出的新模型表明，奧陌陌可能是被原行星系統中恆星的潮汐作用撕碎並甩出的碎片。其數值模擬結果，首次全面系統地復現了奧陌陌的所有特徵。(更多新聞資訊，請關注羊城派 pai.ycwb.com)
2017年首次被發現
2017年10月，天文學家發現了一顆闖入太陽系的系外小天體，國際天文學聯合會將其命名為「奧陌陌」(1I/『Oumuamua』)。作為人類觀測到的首個星際天體，奧陌陌的到來引起了全球廣泛關注。
與此同時，奧陌陌獨特的性質也引發了學術界對原有星際天體形成和演化機制的重新討論。
被發現的奧陌陌長約為100米，從長短軸的比例來看，它具有極其特殊的狹長外形。而且奧陌陌在運動過程中還伴隨著快速旋轉，它的自轉軸也不固定。
在奧陌陌被發現之前，現有的行星系統理論認為，彗星更容易被其原有行星系統甩出，並且由於彗星比同尺寸的小行星更為明亮，所以通常認為可觀測到的星際天體應多為彗星。因此，天文學家曾希望利用觀測的手段驗證「奧陌陌屬於彗星」的猜想。
但是，即便調用了幾乎所有的天文望遠鏡，人們都沒有發現它有向外噴射氣體和塵埃的跡象，因此推測奧陌陌是一顆小行星而非彗星。
然而在對奧陌陌軌道數據進行統計研究後發現，只有引入一個相當大的非引力項，才能使其軌跡得到合理解釋。彗星的向外噴氣行為能夠提供這樣的一個非引力加速度，但這似乎不能解釋擁有小行星外表的奧陌陌。因太陽光壓作用引起的非引力加速度，僅對具有超大面積-質量比的物體才有效——這便需要奧陌陌具有超乎尋常的疏鬆結構。
奧陌陌在被發現後不久就消失，直到兩年後，關於它的形狀和非引力加速度的謎團仍未解開。它的起源和成為星際天體的過程仍令天文學家們十分困惑，甚至有科學家猜測，奧陌陌與外星生物存在有所關聯。
國家天文臺揭示其起源過程
「奧陌陌的光譜性質顯示它在原來的行星系統中曾經受到恆星的強烈熱輻射，這個特徵可以通過近距飛越恆星產生，而如此近距離的接觸，可能使得奧陌陌的母體被恆星的潮汐作用撕裂，並將奧陌陌甩出原系統。」論文第一作者與通訊作者張韻談到，「正是這一個最平凡的性質啟發了我們著手研究潮汐撕裂星際天體形成理論。」
通過使用超級計算機對天體近距飛越恆星過程中的結構和熱力學演化展開高解析度的數值模擬研究，他們發現，恆星的潮汐力會將天體撕碎成許多細長型碎片，同時潮汐作用可使部分碎片的速度增大至超過恆星的逃逸速度，使它們成為星際天體。這些碎片還具有翻滾旋轉的特徵。
在潮汐撕碎過程中，這些碎片的表面因恆星熾熱灼烤而融化。當遠離恆星時，融化的表面重新凝結，會使得碎片的整體結構具有很強的粘結力，從而可以維持所形成的細長形狀的結構穩定性。
恆星的熱輻射同時也會加熱這些碎片內部，使得它們內部的可揮發性氣體（如一氧化碳等）大量消耗殆盡。因此，它們的光譜性質具有了小行星的特徵並失去了明顯的彗星活動表現。
同時，熱力學分析顯示，一些升華溫度較高的可揮發性物質（如水冰等），能夠在地下數十釐米處保存完好。而在奧陌陌的太陽系「短途旅行」中，這些剩餘的水冰可被太陽的熱輻射激活噴發，提供了我們所觀測到的非引力加速度。
研究還發現，由於潮汐力的強度隨著恆星密度的增大而增強，這種潮汐撕裂現象便能夠發生在密度較大的矮恆星附近。而對於太陽而言，其密度相對較低，不足以產生這樣的現象，因此太陽系內並未發現類似奧陌陌的小天體。
未來可能發現更多星際天體
「類似奧陌陌的星際天體穿越太陽系，不應該是一個偶然事件。從概率上估計，每個太陽系周圍的恆星系統平均至少可以產生百萬億數量級的類似星際天體，才能夠解釋奧陌陌闖入太陽系事件的發生概率。」張韻補充道。
通過分析可能的母體來源及數量分布，他們發現，從數千米直徑的彗星到地球大小的行星，均有可能是類奧陌陌星際天體在被潮汐撕碎甩出前的母體。其產生的星際天體數量也恰好可以解釋奧陌陌的出現概率。
隨著我國和國際上各個巡天望遠鏡的建設和投入使用，未來將會在太陽系內發現更多的星際天體。人們將會更深入地了解這些天體的性質，對星際天體的數量有著更精確的評估。
這項研究非常巧妙地運用行星系統演化過程的普遍現象解釋了奧陌陌所有的特徵，出色地解釋了關於奧陌陌的所有謎團，為人類理解行星系統的形成和演化提供了關鍵線索。我們應該可以期待，在未來幾年內還會發現新的星際天體。
而這些星際天體在被甩出前，可能會反覆經過原行星系統的宜居帶，因此組成生命的有機物質也可能通過這些天體在星際間傳播。這更為人類探索生命起源的奧秘提供了新思路。
【連結】「奧陌陌」名字的由來
當時國際天文學聯合會根據這顆星際天體的發現時間和類別，給予了一個永久的科學名字：1I/Oumuamua。其中「1I」中的字母 I 代表了星際天體，1是指此類天體中的第一個。
但為了大眾傳播的過程當中，更容易為大眾所記住，此天體的發現者、泛星計劃望遠鏡的科學家們便利用夏威夷當地的土語命名它為Oumuamua。Oumuamua一詞在夏威夷語中原意為「偵查兵」或「信使」，這就意味著它是「第一位來自遠方的使者」。但在給它取標準的中文名時，並沒有翻譯成「遠方信使」或者其他類似的名稱，而是直接音譯作「奧陌陌」。其理由一方面可以保留此星原有的命名特色；另外一方面，此名字的含義和原意也頗符合，「奧」有神秘莫測之意，「陌」意味著遠方的信使。
來源 | 羊城晚報羊城派
責編 | 朱紹傑
審籤 | 樊美玲
實習生 | 吳可