它究竟是星际来客还是平时彗星,给和煦加速的

作者: 必德电竞  发布:2019-05-22

人类对于太阳系的认识可以说还远远不够,除了我们熟知的八大行星之外,太阳系中还存在着许多我们未知的事物,奥陌陌就是其中之一。

图片 1奥陌陌的艺术概念图。图片来源:European Southern Observatory

系外天体来访有多难 这颗新晋彗星给你线索 本报记者 唐 婷

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2017年10月,天文学家捕捉到一个神秘天体的身影。特殊的轨道和飞快的速度,都表明它不是太阳系内的天体。这是人类迄今发现的第一个来自太阳系外的星际访客。天文学家为它取名“奥陌陌”(‘Oumuamua),在夏威夷语中意为“远道而来的信使”。

进入八月,人们对一颗名为泛星C/2017 S3的彗星充满期待。

奥陌陌是天文学家们于2017年10月的时候首次发现的,这个神秘的物质突然出现在太阳系的上方,但是却在水星轨道附近被太阳系的巨大力量弹射出去。被弹射出去的奥陌陌又进入了木星轨道中,重新开始了它的“星际流浪”。虽然奥陌陌行踪不定,但是科学家们一直都在用天文望远镜追随它的踪迹。近期科学家们发现,奥陌陌正在不断加速,以比预期更快的速度飞离太阳系。

刚被发现的时候,奥陌陌其实已经路过太阳,朝着远离太阳的方向飞去了。而现在,通过持续追踪,科学家发现它居然在自己加速!

据估算,这颗目前亮度略低于肉眼极限的彗星将于8月中旬达到近日点,亮度将增加3倍。

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作出这一发现的,是欧洲空间局马可·米切里(Marco Micheli)领导的一个研究团队。他们利用哈勃空间望远镜和一些地面望远镜,对奥陌陌进行了持续追踪,记录了它随时间变化的位置,并绘制了它的逃离路径。结果显示,奥陌陌并不是一个循规蹈矩的天体。

吸引人们注意力的彗星不只是泛星C/2017 S3,还有新加入彗星大家族的“奥陌陌”。英国科学家近日在《自然》发表论文称,“奥陌陌”并非来自太阳系外的星际访客,而是一颗彗星。

一开始天文学家们探测到奥陌陌的时候,以为它是一颗游离在太阳系的普通小行星。直到有一次,有一位科学家突然发现,平常所探测到的行星一般长宽比都不会超过3:1,可是奥陌陌的长宽比却达到了10:1。奥陌陌不寻常的尺寸比例立即引起了所有科学家的关注,他们逐渐发现,与其说奥陌陌只是一颗普通的行星,不如说它更像是一辆星际飞船。

米切里说,“奥陌陌的运动随着时间的推移正在发生微小的变化。除了逐渐减弱的太阳引力之外,还有其他的力量作用于它。”这个奇怪的推力比地球表面的重力弱200万倍,比太阳施加于奥陌陌的引力弱1000倍。即便如此微弱,在这么长的时间里,奥陌陌也已经比预期的轨道偏离了一个木星那么宽的距离。

事实上,“奥陌陌”自从现身起,就成为了天文界的热点话题。围绕它的身份,科学家们一直争论不休。起初它被认为是彗星,之后被判断为小行星,后来成为首个“星际天体”,但最后又回到原点。

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图片 5奥陌陌(2017 U1)在太阳系中的运动轨迹。图片来源:NASA

那么,如何判断小天体是星际访客还是彗星?为何很少有星际访客进入太阳系?它又有什么研究价值?

为了证实奥陌陌的真实身份,科学家们对其进行了进一步的研究。通过天文望远镜,科学们发现奥陌陌表面的密度十分之高,而且还蕴含着极为丰富的碳元素。难道奥陌陌真的是一个来自外太空的星际飞船?

能够给自己加速的物体,这不是外星飞船吗?

倾角大或是被大天体“拧”了一把

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还真有天文学家猜测奥陌陌是一艘飞船,因为引擎损坏而不慎进入太阳系。它长得不像任何彗星和小行星,长度差不多是宽度的10倍,毫不夸张地说,就像一支打着滚的雪茄。如果是资深科幻迷,说不定会激动地喊出“太空堡垒卡拉狄加”(Battlestar Galactica),毕竟它实在有点像一艘伪装过的飞船。

看到最新研究认为“奥陌陌”是一颗彗星,而并非系外来客时,中国科学院国家天文台研究员平劲松并不意外。

但是无线电探测的数据又显示奥陌陌根本没有释放出任何的无线电信号,因此关于奥陌陌是一个星际飞船的猜测也逐渐停止了。既然奥陌陌不是一个飞船,那么它到底是什么呢?

不过,这一猜测并没有得到观测证据的支持。科学家曾经使用地球上最灵敏的天线之一,对奥陌陌进行过监听,结果没有接收到任何无线电信号的迹象。

在“奥陌陌”被发现之初,一些专业的天文学研究机构并没有急于提出它来自系外的猜测,只是认为难以区分它到底是系内的小天体行星还是彗星。平劲松认为这一判断是科学严谨的,而此后有科学家猜测它可能来自系外则有些天方夜谭的味道了。

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那给自己加速,能不能算是一条证据呢?答案是,仍然不能。因为,不依靠引力作用就能给自己加速的,不一定非得是人造的航天器,还可以是纯天然的天体——我们太阳系里就有不少,那就是彗星。

之所以猜测“奥陌陌”来自系外,科学家们主要基于两点理由 :一是,它的倾角太大,几乎垂直于黄道面;二是,据推算它的运行轨道是个有来无回的“高能”双曲线,不受太阳系束缚。通常来说,系内小行星或彗星多在黄道面运行,倾角一般小于五十度,运行轨道多为椭圆或抛物线形式。

欧洲空间局给出了一个较为可靠的解释。他们认为奥陌陌并不是什么宇宙飞船,而是一颗形状稍微奇特的彗星,由于太阳的照射,奥陌陌释放出的尘埃和气体成为一种推力,使它不断加速飞离太阳系。

彗星一般由水冰和其他挥发性物质构成,靠近太阳时,面向太阳的一面会被加热并释放气体。对于正在远离太阳的彗星来说,就像给它装上了一个火箭推进器,得以不断加速。对于奥陌陌奇怪的运动,这是最靠谱的解释。

如果不是来自系外,“奥陌陌”如此高的倾角是怎么产生的?平劲松认为,较为合理的解释是,小天体在飞掠木星、土星等大天体时,一旦两者距离很近,受大天体影响,小天体的运行轨道会发生扭曲,其飞行速度和方向被改变,倾角也随之发生变化。

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图片 9奥陌陌受太阳加热,一边旋转一边喷出尘埃的示意图。图片来源:ESA/Hubble, NASA, ESO, M. Kornmesser

“形象一点说,就是被大天体‘拧’了一下。如果一次改动的幅度有限,多‘拧’两次也许就到了近90度。当然也可能小天体本身有着接近五六十度的大倾角,一次就被改到位。”平劲松说道。

虽然科学界们现在还无法揭开奥陌陌的真实身份,但是关于奥陌陌是外星人的宇宙飞船这一猜测基本被否定了。

不过,天文学家并没有在奥陌陌上观测到彗星特有的气体和尘埃。原因可能是,尘埃在奥陌陌飞行的时候被剥离了,或者更简单,只是没被我们看到而已。气体和尘埃并不容易观测,需要彗星有足够的亮度,或者望远镜特别灵敏。奥陌陌个头不大,本身又特别黯淡,仅仅是观测到它就有不小的难度,更别说是细节了。

事实上,小天体飞掠大天体时,飞行速度、方向被改变的案例时有发生。人们还会利用这一特性,让受控的人造天体靠近大天体运行来实现借力飞行。比如,美国1990年发射的太阳探测器尤利西斯,就是先被发射到木星附近。借助木星的力量,尤利西斯的轨道从黄道面被“拧”了30多度角,然后它再到达指定位置。

有一点可以确认,奥陌陌确实不是太阳系的土著。团队科学家之一凯伦·米奇(Karen Meech)称,其他彗星由于含有氰化物,会发出明显的蓝光,但奥陌陌没有。这说明,它的化学组成与太阳系内的彗星有所区别。在一定程度上或许可以证明,奥陌陌的母星系中有着和太阳系不一样的行星形成方式。

平劲松还指出,当时观测到“奥陌陌”距离太阳约3000万公里,相当于水星到太阳的距离,运行速度约25公里/秒,以这样的位置和速度来看,“奥陌陌”难以跑出太阳系。“相比水星,在距离太阳更远的地球上,如果想发射一个跑出太阳系的探测器,它的速度要在每秒40多公里以上。越靠近太阳,速度要求越高。因此,从轨道上推测‘奥陌陌’来自系外也难以成立。”

要想把奥陌陌身上的谜团搞清楚,最好的方法当然是发射一枚探测器,近距离去观测它,就像刚刚到达“龙宫”小行星的隼鸟2号。不过,对于奥陌陌来说,已经来不及了。它跑得太远,速度又太快,即使马上发射一枚探测器,也无法追上它了。

据报道,“奥陌陌”在2017年的9月9日达到了近日点,以大约每秒40公里的速度离开太阳。平劲松认为,这一速度依然飞不出太阳系。

或许,我们只能做好准备,等待下一个星际访客的到来了。(编辑:Steed)

到访太阳系路途不平坦

在广袤的宇宙里,人们一直渴望将探索的脚步走得更远,同时也热切期待着发现来自外星系的访客。

数十年来,天文学家认为,星际访客从理论上而言是存在的,但令人困扰的是一直未能找到它们的蛛丝马迹。直到“奥陌陌”的现身,让天文界为之沸腾。甚至有人猜测,它可能是来自系外文明的“先遣部队”。

尽管最新的研究认为,“奥陌陌”并非系外来客。但我们不妨大胆假设一下,如果真的有系外来客进入太阳系,它来访的路径会是怎么样的?

对此,平劲松介绍道,系外天体来到太阳系主要有两种可能的方式。一种是两个星系垂直相撞,星系外缘的恒星轨道交织在一起,恒星所带的行星系统就可能在两个星系里“串门”。星系相撞的现象曾被天文望远镜观测到过。

另外一个可能是,上一代恒星在生命末期发生爆炸后,它的质量损失很大,引力不足以把周围的行星吸引住,同时爆炸产生的力量不足以改变行星运行状态。脱离了原系统的行星,会按照惯性定律,以爆炸前的既有速度跑到下一代恒星系统里。“这里其实暗含一种假设,即太阳并非第一代恒星。”

在平劲松看来,相比星系相撞,星际旅客来自上一代恒星系统的可能性要更大一些。但即使如此,想跑进下一代恒星系统也并非是件容易的事情,对行星的运行速度提出了很高的要求。

研究彗星或更具现实意义

为什么说“奥陌陌”是一颗彗星?在本文开头提到的论文中,欧洲空间局SSA-NEO协调中心的研究人员马科·米切利及同事分析认为,“奥陌陌”加速离开太阳系的动力在本质上是非引力的。

这种运动与彗星行为一致——彗星受自身释放的气体驱动。该研究团队通过建模还排除了非引力运动的其他可能的解释,包括太阳辐射压力,与太阳风的磁场相互作用。

在分析系外天体造访太阳系的可能性时,平劲松认为,这一事件的概率非常低,尽管理论上有可能性,科学家也不能因为对它的过高期望而误导了研究的逻辑。

恒星死亡时大多会产生超新星爆发。在太阳系附近发生的超新星爆炸事件就非常少。星云是超新星爆炸后的产物,目前离太阳系最近的星云——蟹状星云也距离地球6500光年。

“如此遥远的距离里,全靠自然的力量,飘过来一颗行星的概率,可能还不如发现UFO的概率高。”平劲松指出,相比较探寻系外天体,主流学界更愿意把资源和精力投入到对彗星的研究上。

彗星是如何产生的,一直是天文学家迫切想弄清的一大谜团。尤为重要的是,含有很多气体和挥发成分的彗星,与生命的起源可能有着重要的联系。有学者推测,在地球形成早期,太阳系边缘的彗星将水和有机物质带到了地球上,这可能是地球上的生命之源。

“而即使捕捉到来访的系外行星,更多的也只是研究系外行星的岩石构成和系内的有什么不一样。”平劲松认为,按照恒星系统演化理论来看,两种岩石可能没什么不同,而彗星研究对于揭示生命起源有着重要意义。

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