星際彗星“奧陌陌”有一個(gè)奇怪的加速度

“奧陌陌”是一顆釋氣星際彗星嗎？

“奧陌陌”是一顆有著奇怪加速度的星際訪客。研究人員認(rèn)為，它不尋常的運(yùn)動軌跡可能是源自表面的氣體噴發(fā)——彗星的一個(gè)已知特征。圖片來自NASA / ESA和STScI的Joseph Olmsted和Frank Summers

2017年，一個(gè)被命名為“奧陌陌”的天體成為我們太陽系第一個(gè)被人類觀測到的星際訪客。這塊長方形的太空巖石的移動軌跡超出了科學(xué)家對彗星或小行星的理解，它奇怪的加速度引發(fā)了許多關(guān)于“奧陌陌”可能是什么的猜測，有一些人甚至認(rèn)為它可能是一艘外星飛船。2023 年 3 月 22 日，加州大學(xué)伯克利分校和康奈爾大學(xué)的研究人員表示，他們現(xiàn)在對“奧陌陌”及其奇怪的行為有了更簡單的解釋，他們說這是一顆來自另一個(gè)太陽系的彗星，當(dāng)它經(jīng)過我們的太陽時(shí)，由于彗星的溫度被加熱到足夠高，它可以從氫氣的噴流中獲得推動力。

加州大學(xué)伯克利分校的詹妮弗·伯格納和康奈爾大學(xué)的達(dá)里爾·塞利格曼撰寫了一項(xiàng)同行評審的研究，并于 2023 年 3 月 22 日發(fā)表在《自然》雜志上。

奇怪的“奧陌陌”

“奧陌陌”讓天文學(xué)家感到困惑的原因有兩個(gè)：一、它是第一個(gè)已知的星際訪客；二、它很奇怪。它顯然不是彗星或小行星，因?yàn)樗]有像科學(xué)家預(yù)期的那樣移動。

雖然“奧陌陌”是第一個(gè)已知的星際訪客，但它已不再是唯一的已知的星際訪客。

2019年，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了2I/鮑里索夫 ，這也是一顆來自另一個(gè)太陽系的彗星，它飛過了我們的太陽。但鮑里索夫看起來更像是一顆傳統(tǒng)的彗星，它有彗發(fā)和彗尾。

針對2014年撞擊地球的那顆流星的分析表明，它也是來自于另一個(gè)太陽系的訪客。阿維·勒布（Avi Loeb）和他在哈佛的團(tuán)隊(duì)正在實(shí)施一項(xiàng)名為“伽利略”的計(jì)劃——他們計(jì)劃于2023年夏天，在太平洋水下尋找這顆流星。

“奧陌陌”因其物理特征和運(yùn)動軌跡而難以被分類。它的形狀介于煎餅和雪茄之間、它沒有彗發(fā)或彗尾、它比傳統(tǒng)彗星小得多。

盡管如此，與標(biāo)準(zhǔn)解釋更加相悖的是“奧陌陌”加速遠(yuǎn)離太陽的方式。許多理論試圖解釋這種加速。加州大學(xué)伯克利分校和康奈爾大學(xué)的研究人員聲稱，他們的最新理論得出了正確的結(jié)論。

釋氣加速

研究人員說，“奧陌陌”之所以會受到釋氣的推動，是因?yàn)樗捏w積太小了。我們所知道的太陽系中的所有彗星直徑均在0.5英里至數(shù)百英里（1公里至數(shù)百公里）之間，而“奧陌陌”最寬處約為377英尺（115米）。

研究人員伯格納解釋說：“對于幾公里寬的彗星來說，釋氣大部分來自相對于較薄的外殼處，因此無論釋氣的組成成分是什么，抑或是釋氣作用在彗星飛行的加速度方面，你都不能期望它會產(chǎn)生推動力效果。但是因?yàn)椤畩W陌陌’太小了，所以它的釋氣實(shí)際上產(chǎn)生了足夠的推力來驅(qū)動自身飛行的加速度。”

詹妮弗·伯格納（Jennifer Bergner）研究了“奧陌陌”加速遠(yuǎn)離太陽的原因。圖片來自加州大學(xué)伯克利分校。

釋氣的來源

當(dāng)天文學(xué)家在2017年觀測到“奧陌陌”時(shí)，他們沒有看到彗發(fā)、脫氣分子或塵埃。此外，他們通過計(jì)算太陽能作用到“奧陌陌”上的能量，無法得出與觀測相一致的結(jié)論。伴隨著“奧陌陌”從太陽獲得巨大的能量——唯一能夠提供足夠的非重力推動力，且能夠匹配觀察到的加速度——是高揮發(fā)性氣體的作用，例如，氫（H2）。

研究人員塞利格曼：“我們從未在太陽系中見過沒有塵埃彗發(fā)的彗星。所以，非引力加速度真的很奇怪。”

那么，如果“奧陌陌”是一顆來自星際空間的彗星（即使沒有可見的彗發(fā)或彗尾），它是否有可能通過釋放自身儲存的氫氣來提供飛離太陽的加速度？

研究人員伯格納認(rèn)為：“穿過星際介質(zhì)的彗星被宇宙輻射加熱，結(jié)果形成氫。我們的想法是：‘奧陌陌’是否能把氫困在體內(nèi)，這樣當(dāng)它進(jìn)入太陽系并升溫時(shí)，就會釋放出氫氣？這是否就能解釋它產(chǎn)生了非引力加速度的推力的原因？”

阿維·勒布回應(yīng)

哈佛大學(xué)天文學(xué)家阿維·勒布（Avi Loeb）一直是提出“奧陌陌是一項(xiàng)外星技術(shù)”理論的最直言不諱的科學(xué)家。本周，在各地媒體的報(bào)道中，他很快指出，該篇論文不是最終定論。

他在 2023 年 3 月 22 日告訴《紐約時(shí)報(bào)》：“這篇新論文的作者聲稱這是一顆水冰彗星，然而我們沒有看到彗尾。這就像說大象是沒有條紋的斑馬。”

勒布在3月22日給媒體的一篇文章中寫道：“總而言之，很高興看到，自從發(fā)現(xiàn)奧陌陌5年多以來，主流天文學(xué)家在解釋它異常的加速度的問題上，持續(xù)維持著很高的熱情。這對我們在Vera C. Rubin天文臺上尋找下一個(gè)‘奧陌陌’——即將進(jìn)行的時(shí)空遺產(chǎn)調(diào)查（LSST）項(xiàng)目——是件好事。”

阿維·勒布向EarthSky發(fā)送了一篇對新論文的反駁，你可以點(diǎn)擊這里閱讀。（沒有鏈接）

舊研究引領(lǐng)潮流

伯格納在1970年代的研究中找到了答案。該研究表明，當(dāng)冰被高能粒子轟擊時(shí)，例如星際空間中的宇宙射線，它會產(chǎn)生大量的分子氫（H2），這些分子會被困在冰中。事實(shí)上，宇宙射線能夠穿透數(shù)十米的冰層。這意味著宇宙射線可以將彗星超過1/4的水轉(zhuǎn)化為氫氣。

過去的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)太陽使冰變暖時(shí)，它會從無定形結(jié)構(gòu)變?yōu)榫w結(jié)構(gòu)。這將迫使氫氣以氣泡的形式排出。以噴流或扇形噴霧的形式噴射氣體，這就足以使“奧陌陌”軌道發(fā)生可觀測的變化。

伯格納說：“我們主要的收獲是‘奧陌陌’與其他標(biāo)準(zhǔn)星際彗星是一樣的。我們針對它運(yùn)行的模型與我們在太陽系中看到的其他彗星和小行星是一致的。所以，你基本上可以認(rèn)為‘奧陌陌’是屬于看起來像彗星的天體，然后讓這個(gè)場景起作用。”

“奧陌陌”沒有彗發(fā)和彗尾怎么辦？

塞利格曼解釋說：“即使冰基質(zhì)中有塵埃，陽光也不是在讓冰升華，只是對其分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新排列，然后讓氫分子（H2）被釋放出來。所以，灰塵是不會出來的。”

達(dá)里爾·塞利格曼（Darryl Seligman）是這篇新論文的作者之一，該論文解釋了“奧陌陌”奇怪的軌道。圖片來自康奈爾大學(xué)。

塞利格曼繼續(xù)說道：“珍妮的想法美妙之處在于，這正是星際彗星應(yīng)該發(fā)生的事情。我們有很多看似愚蠢的想法，比如氫冰山和其他瘋狂的東西，這些都只是最籠統(tǒng)的解釋。”

追捕“奧陌陌”

塞利格曼是最早提出對“奧陌陌”進(jìn)行追蹤研究的人員之一。一個(gè)名為Project Lyra的團(tuán)隊(duì)目前正在研究最早在2028年發(fā)射航天器的可行性，以便在2047年之前到達(dá)“奧陌陌”。

EarthSky與塞利格曼進(jìn)行了交談，并討論了探索“奧陌陌”或下一個(gè)星際物體的想法。塞利格曼告訴EarthSky： “這是一件非常令人興奮的事情。我們能夠找到足夠多類似奧陌陌的星體，它們很接近地球，能夠帶來太空的信息。”

他說追蹤這些來自星際空間的物體的一個(gè)巧妙之處在于，它們的速度如此之高，以至于不需要專門撞入它們的軌道，研究人員只需要在它前面放置一個(gè)航天器或探測器。“這就像跳到一輛飛馳的汽車前面。”

塞利格曼說，他們要尋找的是具有代表性的星際天體。例如，即使鮑里索夫被認(rèn)為是“更正常”的星際天體，但實(shí)際上與我們太陽系中的彗星也并不那么相似。鮑里索夫的化學(xué)成分中含有比大多數(shù)太陽系彗星更多的高揮發(fā)物質(zhì)。

這是關(guān)于“奧陌陌”的最終的定論嗎？

自2017年發(fā)現(xiàn)“奧陌陌”以來，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了另外六顆沒有彗發(fā)但加速度相似的彗星。科學(xué)家稱這些天體為暗彗星，并相信它們是常見的。他們可以確定氫（H2）不是這些天體在太陽系運(yùn)動的最主要加速度來源，但它們的存在讓人類發(fā)現(xiàn)了更多關(guān)于這些奇怪類型天體的信息。

其中一顆暗彗星1998 KY26將很快接受隼鳥2號任務(wù)的訪問。2018年，該航天器探索了小行星Ryugu。

塞利格曼談到了所有部分是如何組合在一起的：“珍妮關(guān)于‘被困的氫氣’的想法絕對是正確的。以前沒有人想到過這一點(diǎn)。太陽系中的其他暗彗星與珍妮提出的這個(gè)想法，也有一定的證實(shí)。水是太陽系彗星最豐富的組成成分，在太陽系外其他星系中可能也是這樣的。如果你把一顆富含水的彗星放在奧爾特云中，或者把它放到星際介質(zhì)中，你有可能會得到帶有大量氫分子（H2）的無定形冰。”

未來的觀測和奧秘

即將推出的天文觀測儀器，如定于2025年運(yùn)行的Vera C. Rubin天文臺（魯賓天文臺），應(yīng)該會發(fā)現(xiàn)更多這樣的天體。該團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)，魯賓天文臺每年可以從一至三顆星際彗星中探測到像奧陌陌這樣的星際彗星，甚至更多類似于鮑里索夫的星際彗星。

這些星際訪客可以幫助我們更多地了解太陽系以外的星系。當(dāng)引力相互作用將彗星從其他星系拉扯出來并使它們加速向我們的太陽飛馳時(shí)，我們可以瞥見遙遠(yuǎn)的世界是什么樣子。

正如塞利格曼所說：“可以這樣認(rèn)為，是太陽系中的彗星和小行星教會了我們更多關(guān)于行星形成的知識，而不是太陽系中的這幾顆行星。我認(rèn)為星際彗星可以告訴我們更多關(guān)于太陽系外行星的信息，而不是我們今天試圖測量的太陽系外行星。”

塞利格曼還表示，人類用了如此長的時(shí)間終于解釋了“奧陌陌”奇怪的加速度。通過了解這位星際訪客，將幫助人類更多地了解太陽系中暗彗星等物體。這讓他感到敬畏。

他說：“這個(gè)天體只能被觀察大約兩周。但它是那個(gè)時(shí)期最受關(guān)注的對象之一。我們花了五年時(shí)間，考慮了各種瘋狂的理論，直到我們得到了這個(gè)最簡單的想法來解釋它。這個(gè)理論還解開了太陽系中其他的我們以前沒有解開的天體之謎。”

這會是最終結(jié)論嗎？時(shí)間會證明。

最后的總結(jié)：研究人員說他們已經(jīng)解開了“奧陌陌”奇怪的軌道謎團(tuán)。星際彗星內(nèi)部儲存的氫（H2）釋放，可能給了這個(gè)天體明顯的推動力。

BY:Kelly Kizer Whittand

FY: 人Qing

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來源: 天文在線