世界不思議

不是外星飛船而是一座冰山?天外來客奧陌陌又有了新起源

2017年,天文學家們驚訝地發現太陽系中出現了一個奇特的物體。這個物體將令人難以置信的速度和荒謬的傾斜度結合在一起表明它並不屬於我們太陽系。相反,這個物體來自某個遙遠的、完全不為人知的地方。天文學家最終將其命名為“奧陌陌 Oumuamua”。

藝術家關於“奧陌陌”的假想圖


奧陌陌一詞是夏威夷語“遠方的信使”的意思。與這個名字相比,這個天外來客要奇怪的多。就在這個訪客如今離我們遠去的時候,2020年,天文學家們對它的形成又有了新的解釋,似乎奧陌陌的真面目快被揭開了。
神秘的天外來客

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2017年10月19日,夏威夷大學的Pan-STARRS1望遠鏡發現了第一個訪問我們太陽系的外星來客。這個星際闖入者似乎是一個雪茄形狀的物體,它被發現者命名為“奧陌陌”。

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Pan-STARRS1


在它被發現後,世界各地的望遠鏡,包括智利的ESO超大望遠鏡以及哈勃太空望遠鏡,都被召集起來觀測它的軌道、亮度和顏色。從地面望遠鏡進行觀測的緊迫性對於獲得最佳數據至關重要。然而我們並不能看到奧陌陌的真實面目,因為在所有天文望遠鏡中,它只不過是個光點。

天文望遠鏡中的奧陌陌


NASA的兩架太空望遠鏡(哈勃望遠鏡和斯皮策望遠鏡)持續對奧陌陌進行跟蹤,發現了它以38.3公里/秒的速度相對太陽運行的軌跡。它的軌道路徑比繞太陽運行的行星高出大約20度。就這一點來說,奧陌陌不太可能起源於們自己的太陽系。而且,它不太可能被捕捉到太陽軌道上,而只是一個路過的訪客。

奧陌陌的軌跡(紅色為預測,藍色為實際)


奧陌陌在2017年9月9日,以每秒87.3公里的驚人速度掠過太陽;2017年11月1日通過火星軌道,並在2018年5月通過木星軌道,2019年1月穿越土星軌道。現在它應該在土星和海王星軌道之間的某個地方,並繼續向飛馬星座飛去。
神秘的身份與加速

儘管我們已經儘可能的去研究奧陌陌,但至今仍然不知道它來自何方以及它是什麼東西。根據初步的軌道計算表明,該物體應該來自於天琴座北部明亮恆星織女星的方向,但僅此而已。
這個太陽系的闖入者最初被認為是星際間的小行星,是另一個恆星系統脫落的一塊岩石。因為它沒有出現彗星特有的嘶嘶聲和閃光,當靠近太陽時,沒有由氣體和塵埃組成的彗尾。天文學家認為它是惰性的,就像小行星一樣。

然而另一個讓人奇怪的事實發生了:它在離開太陽系時進行了輕微加速,這表明它的行為更像一顆彗星,似乎有表面噴出的氣體為它提供了動力。
但是,當耶魯大學的塞利格曼博士和勞克林博士試圖通過計算彗星從太陽獲得的能量來模擬它的行為時,他們發現,作為普通彗星的主要組成部分,水冰不可能提供足夠的能量來解釋這種加速。奇怪的現象加上它詭異的外形,讓很多人認為也許它是一艘外星飛船。
是一塊氫分子冰?

2020年,塞利格曼博士和勞克林博士提出了一個新的假設:奧陌陌或許是一座由固態氫組成的冰山!
“凍結的氫確實提供了一種令人信服的加速機制,”塞利格曼博士說。由於其波動性更大,它可以很容易地提供必要的動力。因此他們假設,奧陌陌既不是一顆小行星,也不是一顆彗星。相反,它是一個宇宙冰山:一塊冰凍的氫。但是這個版本的解釋需要再次重寫奧陌陌的起源故事。

固態氫只能在低於6開爾文或高於絕對零度6攝氏度的溫度下存在,因此奧陌陌應該形成於一個溫度極低,而且充滿氫分子的地方。
在宇宙大爆炸發生後,遺留下來的氫分子在宇宙的深處形成了很多分子云。它們有數萬個太陽的質量,跨度達數百光年。其中一些雲在超新星爆炸的衝擊波或與其他雲的碰撞使其失去平衡時最終坍塌,其結果可能是大量的恆星誕生,正如著名的哈勃太空望遠鏡拍攝到的被稱為“創生之柱”的圖像。

創生之柱


而在它們的中心,由於沒有太陽照射,沒有輻射,溫度可以下降到絕對零度以上幾度,冷到足以使宇宙中最輕、最易揮發和最常見的元素氫凍結。而這裡應該就是奧陌陌的故鄉。這些凍結的氫粒子粘在星際塵埃的小顆粒上,在幾千年的時間裡成長為巨大體積的固態氫塊。
塞利格曼博士計算出,奧陌陌的前身就是這樣一塊固態氫塊。它在遇到我們之前,在宇宙中徘徊了不到1億年,這在銀河系尺度上並不算長。

塞利格曼博士


如果這個版本的事件是準確的,那麼像維拉魯賓天文台這樣的望遠鏡很可能會發現更多進入太陽系的游離氫冰山。維拉魯賓天文台的設計目的是每三天掃瞄整個天空一次,天文學家將能夠觀察到這些冰山在陽光的侵蝕作用下的發光和演化。
仍然是個謎

然而塞利格曼和勞克林的猜測仍然是一個假設,關於奧陌陌的起源和分子結構的爭論還在繼續。《天體物理學雜誌快報》發表聲明稱,儘管這個氫分子冰山的說法很有希望,但這顆天體究竟是不是由氫分子冰構成的還有待研究。

韓國天文和空間科學研究所


哈佛大學和韓國天文和空間科學研究所(KASI)的科學家們對氫物質是否真的能從星際空間旅行到我們的太陽系持懷疑態度。
“塞利格曼和勞克林的觀點看起來很有希望,因為它可能解釋‘奧陌陌’的超長形狀以及非重力加速度。”KASI的理論天體物理學小組的高級研究員黃力博士說。“然而,他們的理論是基於一個假設,即氫分子冰可以在稠密的分子云中形成。”
在天體物理學中,人們普遍認為固體的起源是由塵埃的粘性碰撞產生的,但在氫冰山的情況下,這個理論就站不住腳了。“一個公認的形成千米大小物體的方法是先形成微米大小的顆粒,然後這些顆粒通過粘性的碰撞而生長。”黃力說。“然而,在氣體密度高的地區,氣體碰撞產生的加熱可以使顆粒上的氫地幔迅速昇華,這會阻止它們進一步生長。”

此外距離地球最近的分子云是W51,它距離地球只有1.7萬光年,很有可能這就是奧陌陌的故鄉。但前提假設是,作為一塊氫分子冰,它可以安全到達太陽系。哈佛大學教授弗蘭克·B·貝爾德認為氫冰山的旅行需要數千萬甚至上億年,而固態氫會蒸發過快而完成不了最終的旅程。
此外分子云中的碰撞加熱引起的熱昇華,可能在“奧陌陌”大小的氫分子冰山逃逸之前就將它們破壞掉了。這也可以排除奧陌陌是從分子云到達我們太陽系的理論。
明年的希望

奧陌陌的出現的確讓科學界大吃一驚。它身份神秘,成份特殊,軌道和加速仍有需要解釋的地方。然而讓科學家不得不擔心的是它的近地軌道。雖然這次我們“僥倖逃脫”,但如果未來另一個“奧陌陌”撞到地球,它會輕易摧毀整個城市。

根據其大小及速度,科學家估計如果奧陌陌與地球相撞,其破壞力相當於2050枚廣島原子彈同時爆炸。撞擊區域50公里內的一切都可能會被蒸發掉。如果是人口稠密區,這將導致數十萬到數百萬人的死亡。
天文學家估計,一個類似“奧陌陌”的星際物體大約每年都會穿過太陽系內部一次。但它們很小,速度很快,很難被發現。這次奧陌陌被Pan-STARRS1望遠鏡捕捉到是很幸運的,儘管Pan-STARRS1是專門為探測這種天體設計建造的。

Vera C. Rubin天文台


不過一個好消息是,一些針對這種天體的設備馬上就會投入使用。2015年4月14日開始建造的Vera C. Rubin天文台(VRO)將於2021年投入使用,這將大大增加我們捕捉到“奧陌陌”這種訪客的身影的機會。根據天文學家估計,VRO每月就應該能探測到一個與奧陌陌類似的物體。
或許未來還有更神奇的事件發生。

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