在2017 年 10 月 19 日, 这全景巡天望远镜及快速反应系统夏威夷的-1(Pan-STARRS-1)宣布首次探测到星际,命名为 1I/2017 U1(又名“Oumuamua”)。
在接下来的几个月里,进行了多次后续观测,使天文学家能够更好地了解它的情况。尺寸和形状,同时也揭示了它具有两者的特征彗星和小行星。
有趣的是,也有人猜测,根据它的形状,“Oumuamua 实际上可能是一艘星际飞船(突破性聆听甚至监视它是否有无线电信号的迹象!)。
A新研究哈佛史密森天体物理中心 (CfA) 的两位天文学家更进一步,表明“Oumuamua”实际上可能是来自外星的光帆。
(突破星射)
这项研究——“太阳辐射压力能否解释‘Oumuamua 的特殊加速度?’”最近出现在网上,由 Shmuel Bialy 和 Abraham Loeb 教授进行。 而 Bialy 是 CfA 的博士后研究员理论与计算研究所Loeb 教授是 ITC 主任、哈佛大学 Frank B. Baird Jr. 科学教授以及该委员会主席突破摄星咨询委员会。
回顾一下,“Oumuamua”首次被 Pan-STARRS-1 巡天发现是在它最接近太阳的 40 天后(2017 年 9 月 9 日)。
此时,它距太阳约0.25个天文单位(地球与太阳之间距离的四分之一),并且已经在离开太阳系的途中。 当时,天文学家注意到它似乎具有高密度(表明其由岩石和金属组成)并且正在快速旋转。
虽然它在靠近太阳时没有显示出任何排气的迹象(这表明它是一颗彗星),但研究小组获得的光谱表明“Oumuamua比之前想象的更冰冷。
然后,当它开始离开太阳系时,哈勃太空望远镜拍摄了“Oumuamua”的一些最终照片,揭示了一些意想不到的行为。
在检查图像后,另一个国际研究小组发现“Oumuamua”的速度有所增加,而不是像预期的那样减慢。 他们声称,最可能的解释是“Oumuamua 是由于太阳加热而从其表面排出材料(又名排气)。
这种物质的释放与彗星的行为方式一致,将为“Oumuamua”提供实现速度提升所需的稳定推动力。
对此,比亚利和勒布提出了相反的解释。 如果“Oumuamua”确实是一颗彗星,那么为什么它在最接近太阳时没有经历放气呢?
此外,他们还引用了其他研究这表明,如果放气是加速的原因,那么它也会导致“Oumuamua”自旋的快速演化(没有观察到)。
基本上,比亚利和勒布考虑了“Oumuamua”实际上可能是一个光帆的可能性,这是一种依靠辐射压力产生推进力的航天器——类似于“突破摄星”正在研究的项目。 与摄星计划类似,这艘光帆可能是从另一个文明发出的,用于研究我们的太阳系并寻找生命迹象。 正如勒布教授通过电子邮件向《今日宇宙》解释的那样:
“我们将‘Oumuamua’远离太阳的超额加速度解释为阳光施加在其表面的力的结果。为了用这种力来解释测量到的超额加速度,该物体需要非常薄,约为厚度为毫米,大小为数十米,这使得该物体的表面积较轻,并使其可以充当光帆,其来源可以是天然的(在星际介质或原行星盘中)或人造的(在星际介质或原行星盘中)。作为派往太阳系内部区域执行侦察任务的探测器)。”
基于此,比亚利和勒布开始计算这种人造物体可能具有的形状、厚度和质量面积比。 他们还试图确定这个物体是否能够在星际空间中生存,以及它是否能够承受旋转和潮汐力引起的拉应力。
他们发现,只有零点几毫米厚(0.3-0.9 毫米)的帆足以让一块固体材料在穿越整个星系的旅程中幸存下来——尽管这在很大程度上取决于“Oumuamuam”的质量密度(这不是很好的约束)。
无论厚或薄,这种帆都能够承受与弥漫在星际介质中的尘埃颗粒和气体的碰撞,以及离心力和潮汐力。
(维基共享资源/Andrzej Mirecki)
至于地外光帆在我们的太阳系中会做什么,比亚利和勒布对此提供了一些可能的解释。 首先,他们认为探测器实际上可能是在重力和恒星辐射的影响下漂浮的失效帆,类似于漂浮在海洋中的沉船残骸。 这将有助于解释为什么“突破聆听”没有发现无线电传输的证据。
勒布在他最近撰写的一篇文章中进一步阐述了这个想法科学美国人,他表示“Oumuamua”可能是第一个已知的人造遗迹从星际空间漂浮到我们太阳系的案例。
更重要的是,他指出,具有相似尺寸的光帆是由人类设计和建造的,包括日本设计的伊卡罗斯项目以及他参与的“摄星计划”。
勒布写道:“这个机会为太空考古学的新领域奠定了潜在的基础,即对过去太空文明遗迹的研究。”
“寻找人造太空垃圾的证据将为‘我们孤独吗?’这个古老的问题提供肯定的答案。这将对我们的文化产生巨大的影响,并为人类活动的意义增添新的宇宙视角。”
另一方面,正如勒布告诉《今日宇宙》的那样,“Oumuamua 可能是一项活跃的外星技术,它来探索我们的太阳系,就像我们希望使用 Starshot 和类似技术探索半人马座阿尔法星一样:
“另一种方法是想象‘Oumuamua’正在执行侦察任务。我考虑侦察可能性的原因是‘Oumuamua遵循随机轨道的假设需要我们银河系中的每颗恒星产生约10^{15}个这样的物体根据数据,这种丰度比太阳系预期的多一亿倍。我们在 2009 年所做的计算。 数量惊人地高得惊人,除非‘Oumuamua 是执行侦察任务的目标探测器,而不是随机物体群体的成员。”
根据勒布的说法,还有一个事实是“Oumuamua”的轨道使其与太阳的距离在 0.25 个天文单位以内,这是一个很好的轨道,可以在不经历太多太阳辐射的情况下拦截地球。 此外,它距离地球不到 0.15 个天文单位,这可能是为了便于飞越而进行的轨道修正的结果。
或者,他表示有可能发送数百个这样的探测器,以便其中一个足够接近地球来研究它。 Pan STARRS-1 巡天几乎没有探测到最接近的“Oumuamua”,这一事实可以被视为表明还有许多其他此类物体未被探测到,从而支持了“Oumuamua”是众多此类探测器之一的说法。
(欧洲南方天文台/M. Kornmesser)
考虑到天文学家最近得出的结论是我们的太阳系很可能捕获了数千个星际物体就像“Oumuamua”一样,这为未来的探测提供了可能性,有助于证明(或反驳)星际光帆的情况。
当然,比亚利和勒布承认,仍然有太多的未知数,无法确定“Oumuamua”到底是什么。 即使它确实是一块天然岩石,之前检测到的所有其他小行星和彗星的质量与面积比都比目前对“Oumuamua”的估计大几个数量级。
这一点,以及辐射压力似乎能够加速它的事实,意味着“Oumuamua”代表了一种以前从未见过的新型薄星际材料。 如果这是真的,那就揭开了一系列全新的谜团,比如这些材料是如何产生的以及由什么(或谁)产生的。
虽然它已经超出我们的望远镜观测范围近一年了,但“Oumuamua”肯定会在未来许多年里继续成为人们深入研究的对象。 你可以打赌天文学家将会寻找更多这样的东西! 毕竟,“拉曼人做任何事情都是三人一组”,对吗?