新的“奥陌陌”理论可能意味着更多的星际访客正在向我们走来

新的“奥陌陌”理论可能意味着更多的星际访客正在向我们走来

2017 年,当“奥陌陌”掠过太阳时,天文学家的预期被彻底打破。它很瘦,不是圆形的。它看起来相当干燥,颜色呈红润色,一点也不像它应该有的冰球。更糟糕的是,它像依靠自身力量移动一样飞走了。这是我们太阳系中发现的第一颗星际物体,它颠覆了研究人员对哪些类型的天体最有可能逃离其主恒星以及如何逃离的假设。三年后,他们仍在试图找出问题所在。

周一发表在《自然天文学》杂志上的基于计算机模拟的新结果旨在将所有“奥陌陌”的谜团归结为一个解释:很久以前,一颗遥远的恒星撕碎了一颗彗星或行星碎片,将薄薄的彗星-小行星混合物喷射到虚空中。如果该理论被证明是准确的,那么“奥陌陌”只是银河系中无数类似恒星抛射出的物体之一。

“我们相信,我们提出的这种情景很常见,”法国蔚蓝海岸天文台研究员、该研究的合著者张云表示。“我们预计未来会看到更多像‘Oumuamua’这样的现象。”

近十年来,天文学家们一直在焦急地等待星际入侵者的首次迹象,但它看起来与“奥陌陌”完全不同。它应该是一颗彗星——一颗尘土飞扬的雪球,在太阳的光芒中融化时会留下一条戏剧性的尾巴。我们太阳系中的彗星沿着环形轨道运行,这些轨道将它们推到太阳范围的边缘,在那里,最轻微的引力推力就能将它们撞出。(去年,当经典彗星鲍里索夫成为我们太阳系中发现的第二颗星际物体时,大自然也证实了这种直觉。它在绕太阳旋转后已经变成了碎片。)

'Oumuamua 看起来更像一颗小行星,这是太阳系中另一种常见的小天体。这些卵石状的沙堆又黑又干,几乎没有水或冰可供太阳搅动。尽管 'Oumuamua 莫名其妙地加速了,就像被一股气体推着走一样,但人们进行了多次尝试,却都未能找到它身后有尾巴的迹象。是什么驱使它匆忙撤退?如果它是一颗小行星,往往会挤在主恒星附近,那么是什么把它踢到了太空中?

“彗星”和“小行星”的标签都不太合适,这表明在“Oumuamua”的主星周围形成了某种新的东西。猜测范围从外星飞船到蓬松的冰云。“这真是一个谜,”SETI 研究所的天文学家 Matija Ćuk 说。“我们真的不明白。”

2017 年末,丘克提出,一种名为“潮汐破坏”的现象可能催生了这颗雪茄形物体。潮汐力是引力扭曲物体的背后原因,例如当月球拉伸地球周长时,导致海洋每天都在涨落冲击海岸。潮汐力也是黑洞杀死宇航员的众多方式之一,会把宇航员像一根意大利面条一样拉长。丘克提出,类似的事件可能会把整个星球撕成丝带状,而“奥陌陌”就是其中一次世界末日的残骸。

张的研究进一步发展了丘克的想法,并用物理细节充实了它,看看它是否可行。她和一位同事修改了一个流行的模拟,该模拟考虑了小行星状物体(她将其比作“漂浮在太空中的沙堡”)中的粒子在受到重力戳刺时如何重新排列。他们拿出各种物体,反复将它们扔向一颗数字恒星,直到他们意识到“奥陌陌”可能发生了什么。

潮汐干扰模拟的样本产品对 Oumuamua 的印象最为深刻。NAOC/Y. Zhang;(背景:ESO/M. Kornmesser)

张教授说,它最初可能是一颗彗星。也可能是一颗行星或幼行星,但这些天体不太可能与“奥陌陌”推断的成分相匹配。当这颗彗星绕着其主星(其质量可能只有太阳的一半)旋转时,它受到了潮汐死亡挤压并被撕碎。张教授还用热模型分析了这些碎片,发现主星的热量会将每个碎片的表面烤成干燥而酥脆的外壳。同样的挤压会使一些碎片,包括“奥陌陌”,飞入星际空间。

虽然张教授最初只是想解释这颗彗星的形状,但她惊讶地发现,该理论也能解释“奥陌陌”奇异的加速现象。据她推测,当它到达太阳系时,更重、更明亮的太阳发出的额外热量会穿透地壳深处,释放出残留的冰。这些蒸发的物质随后推动了该物体,逃逸到太空中,看不见了。“我们的分析表明,模拟可以解释“奥陌陌”的所有特征,”她说,它干燥的小行星般的外观以及彗星般的活动。

研究人员无法确定这一系列事件是否确实产生了三年前经过的碎石。但如果这个过程像模拟显示的那样顺利进行,星际空间可能会散布着数量惊人的此类碎片。张估计,每个太阳系都可以喷涌出一百万亿个类似“奥陌陌”的物体。

然而,对于其他研究人员来说,奥陌陌仍然是个谜。丘克说,很高兴看到模拟结果证实潮汐扰动可以卷起雪茄状天体,但他想知道恒星真正能撕裂彗星的频率有多高。“如果你撕碎一颗行星,你会得到很多质量,”他说。“如果你在研究彗星,你需要撕碎每颗恒星大约 10 个地球质量,这基本上就是所有 [彗星] 了。”

张还指出,整个理论都建立在“奥陌陌又长又瘦”的假设之上。如果像去年夏天的一项分析所暗示的那样,这个物体更像煎饼而不是香肠,那么整个潮汐起源故事就站不住脚了。

目前,这颗侦察星正飞过天王星,超出了任何望远镜的探测范围,因此研究人员永远无法确切知道“奥陌陌”的长相或形成过程。但据丘克称,维拉·C·鲁宾天文台计划于 2022 年开始进行全面定期巡天,每年应该会发现一个星际物体。只有这样,天文学家才能了解那里有什么样的物体在飞驰。“在研究物理之前,你要先收集邮票,”他说。“让我们看看天上还会掉下什么东西。”

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