围绕“奥陌陌”(我们太阳系已知的首个星际访客)的谜团有很多:它是如何来到这里的?来自哪里?是什么导致了它极其细长(大约250米长),可能呈雪茄状的形状,使其与迄今为止所见过的任何绕太阳运行的自然物体截然不同?最重要的是,是什么导致它在掠过我们的恒星后“猛踩油门”,像一辆意外进入糟糕街区的载客汽车一样加速离开?
对于“奥陌陌”的属性和行为,特别是其异常加速,最明显的解释是,它是来自另一个恒星系统的彗星,尽管是一颗非常奇怪的彗星。在这种情况下,“奥陌陌”会被其母星系统中的一颗大型行星的引力作用抛出,其形状可能来自相关的撕裂力以及随后在宇宙辐射中暴露的漫长岁月。那么,它快速离开我们太阳系内部的原因可能是它在靠近太阳后,其冰冷、被阳光加热的表面短暂地喷射出气体羽流。这是欧洲航天局科学家马可·米凯利、夏威夷大学天文学家凯伦·米奇及其同事所倾向的解释,他们首先报告了“奥陌陌”的异常加速。
但是,斯皮策太空望远镜对该物体的观测未能探测到任何彗星状尾巴的迹象,而这种尾巴是预期会从这种气体释放中产生的,并且对星际彗星频率的初步估计早些时候表明,我们非常幸运才能目睹一个像“奥陌陌”这样小的物体穿过我们的系统。剑桥大学的天体物理学家罗曼·拉菲科夫在去年发表的同行评议研究中给了这个想法又一击。拉菲科夫计算出,基本上任何足以解释“奥陌陌”观测到的加速的气体释放也会显着增加物体的自转——这与表明该物体自转周期约为四小时的数据难以调和。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您将有助于确保关于当今塑造我们世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
针对标准的“彗星”假设,理论家们设计了一系列奇怪的可能性:也许“奥陌陌”是一团蓬松、类似分形的尘埃,或者是一个被剥夺了大量冰的“彗星骨架”,这两者都可以仅通过星光的微小压力来加速。毋庸置疑,这种低密度的物体在太阳系中从未见过。最具争议的是,正如著名的哈佛大学天体物理学家阿维·勒布所假设的那样,它可能是外星人的人造物——一种像薄纱一样薄的薄片状航天器,旨在利用星光在星际深处航行。这种“星帆”是“突破倡议”的关键方面,这是一个私人项目,旨在开发星际任务,勒布担任首席科学顾问。勒布推断,如果我们现在正在考虑建造星帆来访问附近的恒星,那么也许其他银河文明也已经建造了它们来访问我们。
现在,由耶鲁大学的达里尔·塞利格曼和格雷格·劳克林以及加州理工学院的康斯坦丁·巴蒂金共同完成的一项新的研究即将发表在《天体物理学杂志快报》上,该研究旨在复活彗星假设。在重新审视所有可用的观测数据并构建“奥陌陌”的新模型后,他们认为,如果它确实是一个大致呈雪茄状的彗星,并且可能以类似喷嘴的相对纯净的水蒸气喷射的形式释放了其总质量的 10%,并且随着太阳的热量在表面上同步移动,就可以解释该物体的加速。这种喷射在斯皮策望远镜的观测中是不可见的,他们认为,喷射的移动将稳定“奥陌陌”,使其免受拉菲科夫模型预测的剧烈旋转的影响。这除其他外意味着,“奥陌陌”自从离开其母星系统后,没有靠近过任何其他恒星,否则它很可能在到达这里之前就早已蒸发了。
一个类似喷嘴的射流在“奥陌陌”的假想表面上移动的数值模拟,遵循太阳的热量。这个模型可以解释“奥陌陌”在离开太阳系内部时神秘的加速现象。
“我们发现,如果彗星喷射持续追踪太阳的方向,‘奥陌陌’会像钟摆一样来回摇晃,而不是加速旋转,”塞利格曼说。反过来,这种运动将独立地将“奥陌陌”的大小定为大约 250 米长——这与之前从物体的亮度得出的尺寸估计一致。“我不能说我们已经排除了更耸人听闻的主张,”塞利格曼说,并指出即便如此,他们“更具物理动机的气体释放模型”将消除“依赖不太可能的解释的需要”。
对于一些天文学家来说,这是一种安慰,例如米凯利和米奇,他们不愿意为任何天文奇观而求助于“外星人”。“该[研究的]总体推理似乎是合理的,结果与观察到的‘奥陌陌’的特征非常吻合,”米凯利说。
其他人则不太接受。勒布说,“彗星”假设的隐含假设是,“奥陌陌”应该是一个相当典型的物体,或者我们的太阳系及其彗星群应该以某种方式成为一个异常值。然而,塞利格曼、劳克林和巴蒂金的模型强化了“奥陌陌”与我们太阳周围原生物体的差异。“它看起来至少不像太阳系 99.999% 的彗星,”勒布说,这表明我们首先用当今的望远镜发现它的先验机会不超过百万分之一。“请注意,百万分之一是一个很小的概率,”他补充道。“当我以为我的妻子是那么特别时,我就娶了她。”所有这些可能意味着,要么我们非常幸运地发现了“奥陌陌”,要么我们在将其解释为彗星方面存在着深刻的缺陷。
最初驳回彗星气体释放作为“奥陌陌”加速的合理解释的研究作者拉菲科夫仍然坚持他的结果。“简而言之,[作者的]解释是‘奥陌陌’是一只罕见的独角兽,这不是什么新鲜事,”他说。“如果‘奥陌陌’不是一个理想的对称物体,那么所声称的非引力将导致其快速自转……我只是不相信形状理想的彗星;我们必须考虑偏离完美假设的影响。”(塞利格曼及其合著者坚持认为他们的模型考虑了偏离理想的情况,但这并没有实质性地改变他们的结果)。
普林斯顿大学的天体物理学家埃德·特纳以及勒布在 2009 年共同提出了星际彗星的大小和流行程度的首批预测之一,他说,“彗星”假设的最新版本不可避免地依赖于“特殊辩护来解释[‘奥陌陌’的]一些谜团”。此外,他补充说,改为求助于“外星人”的问题在于,这种开放的推测很容易解释一切,同时预测得很少。“我认为,”他总结道,“‘奥陌陌’非常有趣……有些作者似乎决心尽可能地使解释平淡无奇,而另一些作者则决心要有一个奇特的解释,这真是太有趣了。”
唉,“奥陌陌”本身不太可能揭示更多关于其神秘本质的信息:该物体已经超过了土星的轨道,太微弱且太遥远,即使是最好的望远镜也无法进行进一步的观测。虽然预计它不会在 20,000 年左右的时间内突破我们太阳系的最远范围,但其近 50 公里/秒的向外速度仍然使其超出任何可想象的侦察任务的范围。所有相互竞争的解释的真正考验只有在天文学家发现更多的星际入侵者时才会到来——当下一代天文台(如大型综合巡天望远镜)在 2020 年代上线时,可能会每月频繁地发现一次这样的入侵者。
“通过研究更多[‘奥陌陌’]大小的星际物体,我们肯定会学到一些新东西,”勒布说。“除非‘奥陌陌’是独一无二的——在这种情况下,它看起来会比我们想象的还要奇怪。”