闖入太陽系的星際訪客 揭祕天體與生命起源?

人類發現的首個來自太陽系外的星際天體“奧陌陌”的起源,被兩位華人科學家揭開。

北京時間2020年4月13日,國際學術期刊《自然·天文》在線發佈了中國科學院國家天文臺張韻博士與美國加州大學聖克魯茲分校林潮教授的研究論文。他們的研究認為,奧陌陌這類星際天體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,因為太靠近恆星而被撕裂甩出,其中一塊恰好路過了太陽系。在多孔的表面下,它可能深藏著水。這項研究以數值模擬結果首次全面系統地復現了奧陌陌的所有特徵。

這也是奧陌陌在2017年首次被發現後,第一次有科學家明確提出其起源。

/發現/

闖入太陽系的天外來客

2017年10月19日晚,位於夏威夷毛伊島上哈雷阿卡拉天文臺的泛星計劃望遠鏡打開圓頂,準備開始晚上的巡天觀測。

當晚的觀測負責人是夏威夷大學天文系博士後Rob Weryk博士。在開始觀測不久,電腦信息就提示發現了一個可疑近地天體。Rob對此天體的運動軌跡進行了估算,結果讓他很是吃驚,從其運行軌跡來看,不太像太陽系內天體的軌道。接下來幾天,他又利用更大口徑的加拿大-法國-夏威夷望遠鏡進行了追蹤觀測,進一步確認了此天體的軌道非常極端:雙曲線軌道偏心率達到了1.19,這是目前已知最高的。如此高的偏心率表明這是一個來自於太陽系之外的天體。這是目前為止人類發現的第一個星際天體。

/命名/

神秘的遠方信使

這顆有著深紅色外觀的天體,被國際天文學聯合會給予了一個永久的科學名字1I/2017 U1。除科學名稱之外,科學家們還用夏威夷當地的土語命名它,意為“第一位來自遠方的使者”。

在命名其標準中文名稱時,全國科學技術名詞審定委員會天文學名詞審定委員會接納了國家天文臺研究員陳學雷的建議,將其音譯為“奧陌陌”星:“奧”有神秘莫測之意,“陌”意味著遠方的信使。這一建議得到了絕大多數委員的贊同和支持,最後天文學名詞委員會公佈“奧陌陌”為第一個系外天體的中文名稱。

/爭議/

彗星、小行星還是外星飛船?

奧陌陌和地球的接觸實在是太短了。在經過太陽系引力的作用後,它又以極快的速度遠離太陽,消失在太空望遠鏡能捕捉的範圍外。也因此,這位星際訪客給科學家們留下了諸多謎團。

奧陌陌長約100米,長短軸比例為6:1–10:1,遠遠大於已知太陽系內小天體的長短軸比例,具有極其特殊的狹長外形。它在運動過程中伴隨著快速旋轉,並且自轉軸不固定。

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,可觀測到的星際天體應多為彗星。

奧陌陌的運動軌跡很飄忽,不能完全用引力來解釋。換句話說,它看上去有額外的“動力”。而這點在彗星身上會發生。奧陌陌在靠近太陽時發生了加速,似乎可以用彗星機制來解釋。彗星含有豐富的冰物質,受太陽輻射而昇華,在身後留下長長霧狀的彗尾。這個尾巴就像噴氣式推進器一樣,為彗星提供了額外的加速度。

然而,奧陌陌的外形更像小行星而非彗星,且找不到有彗星活動的證據。科學家們從而又推測奧陌陌是一顆小行星而非彗星。

哈佛大學理論物理學家Avi Loeb趁機拋出了“星際光帆”假說,即奧陌陌可能是一艘外星文明製造的飛船,受光子的推力前進,就像帆船被風鼓動。但美國搜索外星文明研究所表示,並未在奧陌陌上找到人工無線電信號。

在奧陌陌消失兩年後,它的起源仍令天文學家十分困惑。

/揭秘/

恆星潮汐作用揭開神秘面紗

通過使用超級計算機進行的數值模擬研究,張韻與林潮兩位科學家在最新發表的論文中提出,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。這一發現或能解釋奧陌陌的一些獨有特性。

“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離飛越恆星產生,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。”張韻談到。

他們發現,恆星的潮汐力會將天體撕碎成許多的細長型碎片。如果母體離恆星的距離在幾十萬千米之內,就會在恆星潮汐的作用下扭曲、瓦解。母體隨即會產生非常扁長的轉動碎片,這些碎片有足夠的動能,可以逃離這個行星系統。這些碎片還具有翻滾旋轉的特徵,長短軸的比例大多數高於5:1,有些甚至高於10:1。母體表面會變得非常熱,大部分揮發性物質都會蒸發。研究人員認為,其更深層可能保留了水。奧陌陌多孔表面所出現的蒸發現象,或能解釋科學家在奧陌陌飛掠太陽時觀測到的非引力加速度。

這個母體可能是一個千米級別的星子(相當於行星胚胎的星雲),或是一顆“超級地球”(比地球大很多的岩石行星),最初繞著一顆低質量恆星或白矮星旋轉。

/未來/

更多“奧陌陌”進入人類視野?

“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,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,所產生的星際天體數量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。

耶魯大學天文系教授格雷戈裡·拉夫林表示,由於這些星際天體在被甩出前反覆經過原行星系統的宜居帶,組成生命的有機物質可能通過這些天體在星際間傳播,為人類探索生命起源的奧秘提供了新的思路。 (記者徐亞嵐綜合報道)

銀河系或存在數萬億顆“奧陌陌”

據美國太空網報道,2017年,雪茄形狀的“奧陌陌”闖入太陽系,成為科學家發現的首個星際訪客,引發了不小的轟動。美國科學家表示,類似“奧陌陌”這樣的“天外飛仙”並不那麼特別,單在銀河系可能就有數萬億顆。

2017年10月19日,天文學家使用位於 夏 威 夷 的 泛 星 巡 天 望 遠 鏡 1(Pan-STARRS 1)發現了“奧陌陌”。耶魯大學天文學家格雷格·勞克林在美國天文學會第233次會議上表示,儘管“奧陌陌”可能是迄今在太陽系內發現的第一個、也是唯一一個星際訪客,但這種星際物體可能並不那麼罕見,很可能有數不清的“奧陌陌”在銀河系飄蕩——僅僅在我們的銀河系中,或許就有約1026顆,只是我們還沒有看到而已。

哈佛大學的研究也表明,每年約有兩個類似“奧陌陌”的天體掠過太陽。他們還發現,類似“奧陌陌”的天體每30年就會與太陽“邂逅”,且每年約有兩次穿過水星的軌道。

儘管如此,“奧陌陌”不會與其他恆星狹路相逢,勞克林說,“它接近另一顆恆星的可能性約為每1014—1015年一次。”(據新華社)


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