第一个星际来客 天文学家观测到了从另一个“太阳系”的访客

漫步宇宙 2017-11-12 20:11:56 阅读:

第一个星际来客 天文学家观测到了从另一个“太阳系”的访客

一个几百米宽的岩石质物体从另一个太阳系移动到了我们的太阳系

举一个科学预测的神奇例子,查阅1997年2月发布的《天文学》,在文章《寻找流氓彗星》中,行星科学家艾伦·斯特恩自信地预言:“天文学家将会发现一颗星际彗星。当遇到一颗巨大行星后,这个家伙突然被粗鲁地甩出了自己的系统,以一个很高的速度划出开放的双曲线轨道穿越我们的太阳系的时候被我们发现。”

现任瞄准冥王星与柯伊伯带的NASA“地平线”计划的项目领导斯特恩说:“我们有一个关于未来很棒的假想。”

斯特恩可能需要等待20年,他的预言才会成真。然而,当彗星离地球很近以致可见的短暂时间里,它的到来将会随着大批大型望远镜都迅速采取行动以获得数据而激起一系骚动。

事情在10月19日夜里鬼使神差地生了,当夏威夷大学的天文学家罗伯发现1.8M泛星计划(Pan-STARRS)1望远镜在双鱼座拍摄到了一个不寻常的20星等的条纹。在昨晚拍摄的照片中,他发现了同样的物体,他联系了欧洲航天局的天文学家马尔科。果然,他在加纳利群岛的望远镜也捕捉到了它。

第一个星际来客 天文学家观测到了从另一个“太阳系”的访客

帕洛玛的功勋老镜5米海尔望远镜拍摄的星际来客'Oumuamua 中间的黑点就是Oumuamua

罗伯说:“它的运动不能用普通的太阳系小行星或彗星轨道来解释。”“当我们的数据集都在一起时,很明显,它运动方式唯一的解释就是双曲线的轨迹。”

美国国家航空航天局近地天体研究中心的大卫补充说:“它的速度非常快,在这样的轨道上,我们可以负责地说,这个物体正在从太阳系中穿出,而且不会在回来。”

小行星中心刚刚给这个星际闯入者一个永久的称号:1I/'Oumuamua。“泛星”团队选择了这个夏威夷名字来表示该物体的“侦察”或“信使”特征。在夏威夷语中,这是“远方信使”的意思。

1I/‘Oumuamua的速度和起源与斯特恩和其他天文学家在几十年前的预测非常接近。该物体以每秒25.5千米(57000英里/小时)的速度进入太阳系,正好位于斯特恩预计的20到30千米的范围内。这个闯入者来自于天琴座的方向,距离太阳在星际空间中运动的方向只有几度的距离——在这个地方我们希望能找到多数闯入者。

第一个星际来客 天文学家观测到了从另一个“太阳系”的访客

1/Oumuamua,也被称为a/2017 U1,在一个双曲线(不返回)的道路上,进入了我们的太阳系。作为比较,我们太阳系内的一颗彗星的平均轨道也被显示出来。

通过跟随1I/Oumuamua的路径,天文学家可以追踪它穿过我们太阳系的整个轨迹。它几乎直接从黄道“上方”上进入。9月2日,它在星的轨道中穿过黄道,在9月9日与太阳最接近。太阳的引力急剧地使它偏离了它的路径,并加快了它的速度。这名闯入者于10月14日在2400万公里的范围内与地球最接近,当时它以惊人的速度以每天12度的速度在天空中移动。现在,它以44千米/秒的高速射弹回黄道上方,向飞马座前进。

只是短暂的一瞥

由于1I/‘Oumuamua’s速度太快,天文学家只能追踪它10天。它从未显示出任何特别的活动迹象,而且因为它的亮度也没要超过19.7度,天文学家也只能得到一个粗略的光谱。它的颜色与低迷的活动显示出它的成分比起彗星来说更像是小行星。

但加州大学洛杉矶分校的天文学家大卫提出它低迷的活动与微红的颜色只是意味着它的表层没有容易挥发的物质。我们对于它的内部组成一筹莫展,我们对它的物理性质也没有多少了解。

即使是大小也不太为人所知。由于缺乏关于这个物体反射率的详细信息,天文学家们只能说它大概有几百米宽。

虽然斯特恩预测了这一发现的大致的一个轮廓,但他预计第一个星际物体将被进一步被研究。

我没有想到我们会第一个发现进入太阳系内部的物体。”斯特恩回忆道。“当你观测得越远,目标区域就会变得越来越大。我的计算表明,根据望远镜的能力,最有可能第一次观测到天外来客的距离将在10到30个天文单位之间。泛星计划发现它离地球很近,这让我很惊讶。观测到近距离飞掠的概率要比远距离观测更为稀有。这可能意味着有更多这样的天外来客。”

斯特恩预测,1I/Oumuamua仅仅是研究这一类新物体的一个开端。他把这一发现比喻为上世纪90年代早期的柯依伯带天体。大卫和简在1992年的第一个发现,最终导致了大量的柯依伯带天体的发现,现在我们发现了成千上万的柯依伯带天体。斯特恩甚至暗示,更多的星际物体可能隐藏在泛星数据的档案中,一旦团队对其搜索软件进行微调,星际物质就可能出现。

罗伯表示同意。“我们当然希望能找到更多,”他说。“既然我们知道这些东西存在,我们就会尝试调整我们的研究策略,以增加我们找到另一个目标的机会。”我对为寻找到更多的对象而搜索泛星数据档案保持着很大的兴趣,当然这需要一些努力。”

第一个星际来客 天文学家观测到了从另一个“太阳系”的访客

泛星计划观测站的天文学家第一个观测到了入侵者

这只是一个开始

没有人能确切地知道银河系中有多少这样的天体存在,但它的数量一定是惊人的。根据斯特恩的说法,在太阳系形成的早期,行星的形成过程中遗留下了混乱的残骸。木星、土星、天王星和海王星的形成可能会将1013—1014个直径大于1KM的物体驱逐出轨道。把这个数字推及到银河系中的1011颗恒星上,得出大于1KM的物体约有1024-1025个。较小的类似1I/‘Oumuamua的物体可能会有更大的数量级了。但是我们的星系的体量是如此之大,以至于在太阳系中捕捉到这样一个星际闯入者就像在广阔的草丛里要找到一根针一样。

夏威夷大学罗伯的同事凯伦说:“当这台8米级的大型综合巡天望远镜于2021年上线时,它能覆盖大片的天空视场毫无疑问地有利于捕捉到大量的闯入者。我们有研究这些家伙的潜力,然而要高效地实现这一点还是有赖于后续投入更大的望远镜,譬如现在在建的30-40m级望远镜。”

斯特恩补充说:“当我们更多地观测到这些物体后,我们将会对它们大部分是小行星还是彗星的问题很感兴趣。”因为我们太阳系中的巨大行星离太阳很远,它们喷射出的主要为冰(彗星)组成的物体。如果事实证明大多数星际物体都是岩石,那就意味着大多数驱逐它们小天体的行星系统都有一个离它们的恒星很近的巨型行星。”

天文学家还将对这些星际物体的大小与分布、以及它们是否有卫星感兴趣。他们还将了解这些星际物体的自转速率与反射率。

斯特恩强调这些物体来自非常遥远的恒星。它们的在数十亿年的时间中不断运行不断地混合,所以它们代表了星系中存在的所有行星系统的一个统计学样本。

斯特恩解释道:“这有点像风中的花粉。即使你的院子里没有任何能产生花粉的树,你仍然能看到远处的树木在风中吹来的花粉。通过研究花粉,你可以了解到产生这种花粉的树木的数量。现在我们要开始从银河系的所有其他行星系统中获取所有喷出物的统计学样本。”

星际间的物体一直在寒冷的太空中漫游,几乎没有改变它们的力量作用于它们。换句话说,它们是在深度冻结中被储存的“标本”。斯特恩说:“它们由其他恒星系统制造的保存完好的样本。因为这个原因,随着被研究样本的增多,它们会变得很有价值。”

1I/“Oumuamua”并不是太阳系中第一个被发现的星际物体,它是第一个宏观的物体。天文学家以前已经探测到宇宙射线、气体和离子,他们甚至还收集了星际尘埃颗粒。

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