奥陌陌，第一个在地球附近发现的星际天体，给我们留下了比答案更多的问题。这位访客最初是在离开太阳系时被观测到的，而天文观测台能够收集到的有限数据已被证明难以解释。我们所知道的是，奥陌陌既不是彗星也不是小行星，迄今为止，关于其起源的任何奇特理论都未能完全解释其特性。
然而，两年后，第二个星际访客被发现了——它在性质上与奥陌陌截然不同。鲍里索夫与起源于我们太阳系遥远区域的彗星表现出惊人的相似性，但它却沿着明显的双曲线轨道运行。作为第一颗星际彗星，鲍里索夫与太阳系中已知物体的相似之处，为奥陌陌从未提供的令人兴奋的机会创造了条件：太阳系与其宇宙邻域之间的直接比较。
在皇家天文学会月刊：快报上发表的一篇最新论文中，我们首次报告了第一个星际彗星的发现所揭示的反直觉现实：奥尔特云，我们太阳系庞大的彗星库，它延伸到离我们最近的恒星的一半距离，蕴藏着比永久居民更多的访客。在地球附近，来自太阳系内部的彗星数量超过来自太阳系外部的彗星数量——因此，自从戈特弗里德·基尔希于1680年用望远镜探测到第一颗彗星以来，只有一个确定的入侵者。但是，已经进行的观测并不能代表太阳系的大多数位置，因为它们受到我们靠近太阳的影响而产生偏差。
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由于引力聚焦，太阳优先吸引来自太阳系内部的彗星，就像灯柱召唤成群的飞蛾一样。另一方面，星际天体以高速在星系中呼啸而过，几乎不受太阳引力的影响，因此不像奥尔特云天体那样聚集在太阳附近。我们的新工作表明，星际入侵者的数量如此之多，以至于尽管它们速度很快，但在任何给定时间，太阳系黑暗区域的星际入侵者数量都远远超过来自本地的彗星。
这个结论对未来的观测和理论都产生了深远的影响。它激发了对奥尔特云中天体的新搜索，包括恒星掩星调查，例如TAOS II，它扫描天空以寻找附近天体和遥远恒星的偶然对齐而导致的星光闪烁。与此同时，这一新发现直接挑战了我们对行星如何形成的理论理解，因为它意味着行星系统必须抛出比以前认为的质量大几个数量级的物质。事实上，我们的新论文表明，恒星可能不得不排出至少与它们保留的质量一样多的物质——这对行星系统的形成提出了一个引人注目的新约束。
未来对星际天体的发现将继续丰富我们对太阳系在银河系背景下的理解。维拉·C·鲁宾天文台上的空间和时间遗产巡天（LSST）计划于2023年末开始运行，预计每月至少发现一个星际天体，这一速率将帮助我们查明星际天体的起源，并更多地了解恒星和行星系统是如何形成的。然而，关于星际天体最令人兴奋的科学启示可能来自对星际物质的直接研究。这些数量惊人的天体是由什么构成的？欧洲航天局的彗星拦截器任务可能会花费数亿美元，在2030年代对像鲍里索夫这样的天体的气体尾巴进行采样，如果它在正确的时间、速度和方向接近太阳的话。
还有另一种搜索星际天体的方法，甚至可以以相对较低的成本和在地球表面的舒适环境中获得人类的第一个太阳系外物质样本。任何进入我们星球大气层的物质都会因与空气摩擦而燃烧，短暂地以天空中一道光芒的形式出现：流星。因此，在大气层中寻找小型天体比在太空中更容易，在太空中我们必须依靠反射的阳光。虽然大气层提供的搜索体积远小于太空范围，但小型星际天体的丰度应该足够大，使得搜索星际流星成为一个有吸引力的想法。
事实上，在2019年分析美国政府公开的流星数据集时，我发现了一个记录的撞击事件，它似乎以太快的速度接近，以至于无法束缚在太阳系中。我简直不敢相信这一点，因为自1950年或更早以来，天文学家一直在寻找星际流星。这项发现后来被初步证实为第一颗大于尘埃的星际流星，此后五角大楼官员表示有兴趣解密与探测相关的误差范围，因为它具有巨大的科学价值。
作为伽利略项目的星际天体研究主任，我正在领导一项努力，使用未分类和透明的传感器网络，在我们的大气层中发现克级星际流星体。结合LSST将在地球附近探测到的星际天体，这些发现将彻底改变我们对太阳系在其同类星系背景下的理解。星际流星体的圣杯将是千克级或更大的天体，它在陆地上空燃烧，因为此类事件可能会留下容易回收的陨石——可能代表人类有史以来获得的第一批星际物质的岩石。只需花费数千万美元，在十年内就可以实现这一目标——预算比彗星拦截器任务少10倍——拥有数千个全球分布的被动全天候相机系统，耐心等待着那颗名副其实的大海捞针般的流星体光临我们的星球。
研究星际天体最美好的方面之一是，它连接了天体物理学中许多不同的领域，从行星科学到高能现象，并融入了同样多样化的探测方法。与其他“多信使”天文学分支（如引力波和中微子巡天）一样，旨在补充传统天文探测方法的星际天体搜索，可能有助于揭示前所未有的见解，挑战我们理解自身在宇宙中的地位的方式。
这是一篇观点和分析文章；作者或作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。
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