“奥陌陌”,首个已知星际天体,比我们想象的更不奇怪?

一项新的研究表明,“奥陌陌”这个神秘的访客,在2017年呼啸穿过我们的太阳系,可能仅仅是一颗来自另一颗恒星的小彗星

An unusually shaped interstellar object

艺术家构想的“奥陌陌”,第一个已知访问太阳系的星际天体。

科学家们有了一个新的想法来解释“奥陌陌”的奇怪行为,我们太阳系第一个已知的星际访客。

2017年10月,天文学家首次偶然发现了这个物体,当时它以弹弓轨迹穿过内太阳系,围绕太阳运行,这将把它送回星际空间。短暂的飞掠只给了研究人员几周时间来研究“奥陌陌”,之后它便永远从视野中消失了,留下的问题多于答案。即使在物体被发现五年多后的今天,研究人员仍在努力理解他们设法获得的宝贵观测结果——特别是那些揭示“奥陌陌”移动速度更快,比仅靠重力所能解释的还要快。出乎意料的是,该物体在离开时不知何故“踩了油门”,就像一个受惊的司机从城镇中一个破败的地方飞速驶离一样。

现在,在3月22日发表在《自然》杂志上的一篇论文中,两位研究人员表示,“奥陌陌”意外的加速可能是由毕竟踩了油门引起的——具体而言,来自氢气从太阳温暖的物体假定的水冰表面滚滚而出的推进效应。如果这是真的,这个假设将加强“奥陌陌”不是某种极其奇怪的独一无二的物体(甚至不是一艘废弃的外星飞船),而是一个天然的类似彗星的天体的观点。


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加州大学伯克利分校的化学家、新研究的主要作者詹妮弗·伯格纳说:“这种情景似乎可以让我们从看起来更正常的东西开始,比如太阳系彗星,并且仍然具有解释这种非引力加速度的最终现象。”

这项研究为之前的想法提供了一个新的转折,之前的想法表明“奥陌陌”可能是一块易挥发、喷射羽流的固态氢或 ——这些材料不如水冰坚固。许多专家仍然怀疑如此脆弱的物体能否在穿越太阳系的危险旅程中幸存下来,更不用说首先形成。天文学家表示,鉴于我们对“奥陌陌”的知识存在不可减少的差距,这个新提议也可能永远不会被完全接受。“这是一个不错的想法;我只是不知道它是否可以被证实,”夏威夷大学的天文学家凯伦·米奇说,她没有参与这项新研究。

在新论文中,伯格纳和她的合著者达里尔·塞利格曼,一位天体物理学家,他与人合写了一篇2020年提出氢冰假说的论文,提出这个闯入者在另一个行星系统中形成,是一颗普通的彗星,主要由有弹性的水冰组成,非常像我们自己恒星邻域中的那些。与外星系统中的行星或恒星过于接近的相遇可能随后将该物体抛入星际空间——并朝着我们飞来。

事实上,我们太阳系的彗星富含水冰,并且经常被更大的物体踢来踢去。塔夫茨大学的天文学家简·卢乌指出,当沐浴在阳光下时,它们会表现出大量的非引力加速度,她没有参与这项新研究。“彗星一直都在这样做,”卢乌在谈到这种加速度时说。“它们就像火箭,对吧?它们向外喷气,当它们喷出东西时,牛顿定律说你会朝另一个方向走。”

但之前的工作表明,仅靠升华水冰无法提供足够的推力来解释“奥陌陌”的反常加速,因此新论文的作者增加了一个额外的步骤。他们写道,当物体穿过星际空间时,高能宇宙射线轰击其表面,并将一些水冰分解形成氢。大部分氢并没有逃逸到太空,而是被锁定在周围的冰中。但当“奥陌陌”接近我们的恒星时,阳光温暖并从其水冰笼中释放出被困的氢,从而产生额外的加速度。

这个理论可以解决“奥陌陌”谜题的关键部分。一颗向外喷气的彗星应该被一个叫做彗发的光谱特征所包围,彗发是由向外喷气带走的光散射尘埃形成的明亮但模糊的光环。然而,观察者从未在“奥陌陌”周围看到彗发——这是解释其加速度的关键难题。

“我们从未见过没有尘埃的冰向外喷气。从未,”卢乌说。“尘埃和冰通常是结合在一起的。”

但根据伯格纳和塞利格曼的研究,“奥陌陌”的尘埃可能仍然被困在冰中,即使氢气逸出。“总的来说,基质应该仍然完好无损,”伯格纳说。“所以我们认为尘埃仍然有可能嵌入水冰中。”

米奇指出,这篇论文并没有解释“奥陌陌”奇怪的碎片状形状。“这是一个不错的模型,但它肯定不能解释一切,”她说。伯格纳同意新研究没有直接解决物体的形状问题,但指出塞利格曼之前的研究表明,如果存在任何圆形或盘状的氢冰山,它们可能会被宇宙射线风化成椭圆形。

伯格纳希望科学家们最终能在我们太阳系自身的彗星中看到类似于该论文情景的现象,如果天文学家能够观察到一颗大致与“奥陌陌”大小相当的彗星首次从外太阳系的储藏库向内太阳系旅行。伯格纳说,虽然这样的彗星不是星际移民,但在太阳系的腹地,它们仍然应该接收到足够的宇宙辐射,使氢气在其水冰中积累。诀窍在于找到它们。天文学家从未见过像“奥陌陌”这样小的原生彗星,尽管这种情况可能会随着维拉·C·鲁宾天文台的出现而改变,该天文台预计将于2025年初开始大规模巡天。

至于“奥陌陌”本身,米奇、卢乌和伯格纳都沮丧地认为,随着冰冷的闯入者早已远去,实际上没有办法测试这项(或任何其他)新研究提出的说法。“在这一点上,你可以对这个物体说任何你想说的话,因为它永远、永远、永远不会再被看到,”卢乌说。

梅根·巴特尔斯是一位居住在纽约市的科学记者。她于 2023 年加入大众科学,现在是那里的高级新闻记者。此前,她曾在 Space.com 担任作家和编辑四年多,并在Newsweek 担任科学记者近一年,专注于太空和地球科学。她的作品也曾发表在Audubon、Nautilus、AstronomySmithsonian等刊物上。她毕业于乔治城大学,并在纽约大学的科学、健康和环境报道项目获得了新闻学硕士学位。

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