神秘的天外來客奧陌陌起源之謎，再度反轉

2020-09-05 牧夫天文

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原文：http://go.newsfusion.com/nasa-news/item/7182521

翻譯：吳泱

校對：牧夫天文校對組

後期：庫特莉亞芙卡，李子琦

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引言

「

2017年，一股神秘氣息圍繞著一個闖入太陽系的外來天體。它細長如雪茄形被命名為「奧陌陌（『Oumuamua）」（夏威夷語，意為「遠道而來的信使」）。它是如何形成，又從何而來？科學家們一直爭論不休。

牧夫天文曾多次發文討論它的身世，比如幾個月前的這篇文章：

天外來客奧陌陌的身世有著落了

而最近，Thiem Hoang和亞伯拉罕·勒布（Abraham Loeb）聯合研究否定了學界對於奧陌陌起源的主流猜測，為它的身世之謎又蒙上了一層迷霧。

（有趣的是，勒布和他的博士後Shmuel Bialy曾發表的一篇論文指出，奧陌陌有可能是一艘「人工製造的光帆飛行器」。）

人類觀測到的第一顆闖入太陽系的外來天體奧陌陌的藝術圖

Credit: ESA/Hubble, NASA, ESO, M. Kornmesser

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科學家們確定「奧陌陌」不是由固態氫構成的

關於奧陌陌的起源和分子結構的爭論還在繼續。《天體物理學通訊》上發表的一篇文章表明，奧陌陌不是由固態氫組成的。這一觀點顛覆了之前一些看似可信的假說。

斯皮策太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）在大量觀測後，確定了它的碳基分子出氣量範圍。在此之後，2020年早些時候塞利格曼和勞克林（Seligman & Laughlin）發表了一項研究，該研究表明，如果奧陌陌是一座氫「冰山」，那麼我們很難探測到給它火箭般推力的氫氣。但是，哈佛-史密松天體物理中心（CfA）和韓國天文學與空間科學研究所（KASI）的科學家們提出質疑，氫基物質是否撐得住從星際空間到太陽系這麼長的旅途。

韓國天文學與空間科學研究所理論天體物理學組的高級研究員Thiem Hoang博士，同時也是該文章的主要作者，他表示：「塞利格曼和勞克林的提議似乎很有道理，因為它也許可以解釋奧陌陌那超長的形狀和它受到的非引力加速度作用。然而，他們的理論是基於緻密的分子雲中可以形成氫分子冰這一假設。如果這個假設成立，宇宙中將大量存在固態氫天體，這一發現將產生深遠的影響。固態氫也被用來解釋暗物質的存在，這也是現代天體物理學的一大謎團。」該文的合著者，哈佛大學講席教授阿維·勒布博士補充道：「我們不僅要檢驗該理論的基本假設，還要考慮暗物質的命題。我們懷疑固態氫扛不過這段長達數億年的『旅途』，因為它揮發的速度太快。我們也同時懷疑，固態氫能否在分子雲中生成。」

太陽系過客奧陌陌的示意圖。

Credit: ESO/M. Kornmesser

2017年，奧陌陌的運動速度一度達到了30萬千米/小時。剛被發現時，奧陌陌被歸類為小行星。後來觀察到它的加速，科學家們認為奧陌陌具有彗星的性質。可實際上，這個天外來物只有0.2千米的半徑，它也不屬於彗星一類，它的起源是個謎。研究人員們把目光轉向巨型分子雲(GMC)W51，它是距離地球最近的巨型分子雲之一，約17000光年。他們將W51作為奧陌陌的來源來研究，卻發現如果這樣的話，奧陌陌在到達太陽系之前就會消耗殆盡。勒布博士說：「最可能生成固態氫的地方在星際介質最緻密的環境中。那就是巨型分子雲。」這更加證實了這些環境距離地球太遠，不是固態氫的溫床。

天體物理學上，固態天體公認的來源是塵埃粘性碰撞導致的積聚，但是對於固態氫來說，這個理論不成立。「形成千米級別的天體，首先要形成微米級別的微粒。然後，這些顆粒要依靠粘性碰撞積累壯大。然而，在氣體密度較高的區域，氣體碰撞產生的熱能使微粒上的氫覆蓋層迅速升華，從而阻止氫的聚集。」

儘管該研究探索了多種固態氫在形成過程中被毀壞的機理，包括星際輻射、宇宙射線和星際氣體，但是由星光照射引起的升華，才是固態氫天體無法形成的元兇。根據勒布博士的說法，「巨型分子雲中，熱碰撞導致的氫分子熱升華，使得奧陌陌這樣尺寸的天體無法形成。」這個結論排除了奧陌陌在巨型分子雲中誕生後來到太陽系的可能性，更否定了不斷增長的「原始雪球」是暗物質的猜測。在這些情況下，氫揮發冷卻並不能抵消星光引起的熱升華對氫分子冰天體的破壞作用。

2017年，自從海勒卡拉天文臺（Haleakalā Observatory）的觀測者們第一次發現奧陌陌呼嘯著划過夜空那天起，它就成為了學者們炙手可熱的研究對象。「這個天體神秘而且難以理解，因為它展示出太多奇特的性質，我們從未在太陽系的彗星和小行星中觀察到過這些性質。」

這個天外來客的本質依然是一個謎，但是勒布博士認為這種情況不會持續太久，如果發現更多它的同類後就應該能夠解開謎團。他說：「如果有更多類似奧陌陌的天體，那麼定於明年首次投入使用的維拉·C·魯賓天文臺（VRO）每月應該可以探測到大約一個類似的天體。我們期待看到它能發現什麼！」

參考文獻：

1.Another Twist in the Debate Over the Origins and Structure of Mysterious Interstellar Object 『Oumuamua, by Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics on Aug 18, 2020

http://go.newsfusion.com/nasa-news/item/7182521

2.「Destruction of Molecular Hydrogen Ice and Implications for 1I/2017 U1 (Oumuamua)」 by Thiem Hoang and Abraham Loeb, 17 August 2020, The Astrophysical Journal Letters.

DOI: 10.3847/2041-8213/abab0c

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