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像Oumuamua這樣的星際物體可能每隔30年左右就會撞向太陽系,其中有兩個會經過水星軌道。
2017年10月19日,夏威夷的全景觀測望遠鏡和快速反應系統2號泛恆星系統1號宣布,首次發現了一顆星際物體,命名為2017U1(aka.Oumuamu)。在接下來的幾個月裡,科學家們進行了多次後續觀察,以更了解這位訪客,同時也解決了有關它是彗星還是小行星的爭論。
但更多的觀測非但沒有解決爭議,反而加深了謎團,甚至提出可能是外星太陽帆的說法。由於這個原因,科學家們對尋找其他類似「Oumuamua」的物體非常感興趣。根據哈佛大學天體物理學家團隊最近的一項研究稱:星際物體有可能進入我們的系統,並在一定程度上定期落入我們的太陽。
一項名為「加大Oumuamua的熱度」的研究最近出現在網上,並提交給《天體物理學雜誌快報》。這項研究是由哈佛-史密森天體物理中心理論與計算研究所(ITC)研究員約翰福布斯和ITC主任亞伯拉罕勒布教授/哈佛大學天文學系主任、科學教授小佛朗克b貝爾德共同進行的。
總結一下,當Oumuamua第一次被探測到的時候,這個天體距離太陽大約0.25AU,已經在離開太陽系的路上了。根據它的運行軌跡,我們得出結論,「Oumuamua」的起源在太陽系以外,而不是源自奧爾特星雲的長周期天體。天文學家還注意到,它似乎具有高密度(表明由巖石和金屬組成),並正在快速旋轉。
這就產生了這樣一種理論:Oumuamua並不是一顆星際彗星,而是一顆星際小行星。這在它離太陽系最近的時候沒有任何氣體逸出形成尾巴的事實是一致的。然而,當Oumuamua開始離開太陽系時,另一個研究小組注意到它加了速。
這種奇怪的行為再一次讓科學家們假設Oumuamua可能是一顆彗星,因為由太陽加熱產生的氣體膨脹可以解釋其速度的突然變化。不幸的是,由於該物體沒有經歷過離太陽更近時的氣體逸出,也沒有經歷過自旋的快速演化(伴隨著物質的突然釋放),科學家們又一次陷入了迷惑。
如上述,這引發了Oumuamua實際上可能是一種輕型帆的想法,這最初是由Loeb教授和Shmuel Bialy(ITC的博士後工作者)在另一項目中提出的。事實上,光帆是太空飛行器的一種組件,它依靠輻射壓力產生推進力,這可以解釋為什麼物體在遠離太陽時加速。
不管這種說法的真實性如何,Oumuamua反抗分類的事實令它成為人們非常感興趣的話題。正如勒布教授在《今日宇宙》中所闡述的:
「Oumuamua的發現使我們能夠根據Pan STARRS望遠鏡的探測時間和靈敏度來校準大小和它左右的星際物質的數量。在銀河系中,每顆恆星大約有1/4·(10^15)個這樣的天體。這些物體有一小部分經過木星,並被引力困在木星系統之中。」
在之前的一項研究裡,勒布教授和美國國貿中心得博士後研究員馬·納維斯·琳格姆計算出太陽系中大約有6000個被困的星際物體。在一項後續研究中,勒布和阿米爾·西拉吉確定了四個研究對象,並指出,更有可能在大型天氣觀測望遠鏡(LSST)上發現更多候選者——在不久的將來,甚至能由任務機器人來進行研究。
「這是了解Oumuamua類星際物質結構和組成的一種方法。」勒布說。「在我們的辯論文中,我們建議研究『當這些物體經過太陽附近並被強烈的太陽熱蒸發時所產生的蒸汽』。我們計算發現這種情況有可能發生,記住, Oumuamua並沒有經過足夠的近日距離,所以才沒有任何彗星尾巴或碳基氣體的跡象。」
這一建議將建立在研究「彗星在接近太陽時的光譜」的悠久傳統上,以便更多地了解彗星的起源。通過測定水、二原子碳(C2)、氰化物(CN)和氨基自由基(NH2)的生成速率,以及彗星的動力學特徵,科學家們能確定它可能形成於原行星盤的哪一部分。
福布斯和勒布將這一理論應用到太陽系的天體上,試圖得出星際遊客接近太陽系的概率。這包括使用已知的Oumuamua軌道和蒙特卡羅方法(使用隨機抽樣獲得數值)來確定太陽附近星際物體軌道的分布。
由此,他們得以估算出天體與太陽碰撞的頻率,以及其中有多少可能是星際物質的起源。
Loeb說:「我們發現這樣的天體每30年就會與太陽相撞一次,而每年大約有2次會經過水星軌道。我們優先確定了星際物體軌道的方向,並得出結論,已知的太陽系天體中至少有一個是太陽系外的。」
圖解:藝術家對第一個星際物體的印象,「Oumuamua」。這個獨特的天體是在2017年10月19日由夏威夷的斯潘塔爾1號望遠鏡發現的。圖片來源:ESO/M
福布斯和勒布還利用國際天文參考系統(ICRS)的數據,確定了太陽系外天體可能存在的軌道方向。和Loeb和Lingam之前的研究一樣,他們甚至確定了太陽系中一些已知的具有這些方向的天體。
這些數據來自美國宇航局噴氣推進實驗室的小天體資料庫,其中大部分屬於克魯茨群——一群掠日彗星,他們的軌道使他們在近日點非常接近太陽。其中,福布斯和勒布根據軌道傾角確定了一些可能是星際起源的行星。
圖解:小行星A/2017 U1可能來自太陽系之外。
勒布說:「未來,LSST可能會發現更多的星際物體。」
井上太陽望遠鏡(DKIST),位於哈瓦利的哈雷阿卡拉山上的潘斯塔爾天文臺旁邊。DKIST將以高時空解析度觀測太陽,並配備多個分光光度計。DKIST研究掠日彗星的能力可能會因為缺少日冕儀來阻擋太陽光而受到限制,但其前所未有的靈敏度和解析度可能會產生有趣的發現。」
這項最新的研究將有助於指導未來對星際物體的研究,從而揭示太陽系外存在何種條件,而無需派遣機器人直接研究它們。假設這些物體中有一些是人造的,它們可以解決費米悖論!
自從Oumuamua的發現(以及由於我們無法解決它的真實性質而堆積的問題)以來,科學家們一直渴望在我們的太陽系中找到另一個星際物體進行研究。而知道已經有了一些,並且很快就可以進行研究,這是一個令人興奮的前景。無論哪種方式,我們都能從我們所居住的宇宙中學到很多。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. universetoday-Bubble
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