太阳系充斥着星际天体?从奥陌陌到黑暗彗星,如何识别星际访客

葫芦科普 2024-02-18 11:10:46

2017 年,一颗神秘的天体横穿太阳系,引起了天文学家的极大兴趣。这是人类历史上首次发现的星际物体,也就是说,它不是太阳系的一部分,而是来自遥远的恒星系。这颗天体被命名为 “奥陌陌”,意为 “远方的使者”,它的形状、运动和性质都与我们所熟知的任何天体都不同。它到底是什么?它是一块太空岩石,还是一艘宇宙飞船?它是否孤身一人,还是有其他同伴?它是否能揭示宇宙的奥秘,还是只是一个误会?

奥陌陌是在 2017 年 10 月 19 日被夏威夷的巡天望远镜潘斯塔尔(Pan-STARRS)发现的。当时,它已经从太阳的近旁掠过,正以每秒 26 公里的速度远离地球。由于它的亮度随时间变化很大,天文学家推断它的形状非常不规则,可能是一根长约 400 米,宽约 40 米的纺锤形物体。这意味着它的长宽比达到了惊人的 10:1,比我们所见过的任何太阳系天体都要极端。它的表面颜色呈深红色,这可能是由于长期暴露在宇宙射线下造成的。

奥陌陌的轨道也很奇特。它的轨道偏心率(表示轨道的椭圆程度)超过了 1,这意味着它是一个双曲线轨道,而不是一个椭圆或圆形轨道。这表明它不是绕着太阳运行的,而是从太阳系外进入,然后又飞出去的。通过计算它的轨道参数,天文学家确定了它的来历:它是从距离太阳约 20 光年的一颗红矮星附近发射出来的,这颗红矮星被称为Ross 128。奥陌陌可能是在数十万年甚至数百万年前就离开了它的母星,一直在银河系中漂泊,直到遇到了我们的太阳系。

奥陌陌的最大谜团是它的加速度。一般来说,天体的运动受到两种力的影响:引力和非引力。引力是由于天体之间的质量产生的,它使得天体相互吸引。非引力是由于天体自身的性质或外部的因素产生的,它使得天体偏离引力所决定的轨道。例如,彗星就会受到非引力的影响,因为它们在靠近太阳时,会从表面释放出气体和尘埃,形成尾巴。这些物质会对彗星产生一种类似于火箭的推力,使其加速或减速。这种非引力的效应被称为 “彗星活动”。

奥陌陌在飞离太阳系时,表现出了一种非引力的加速度,这意味着它比单纯受到太阳引力的情况下要快一些。这种加速度很小,但却是可测量的。最自然的解释是,奥陌陌也是一颗彗星,它在靠近太阳时,也从表面释放出了一些物质,产生了推力。然而,这种解释有一个问题:奥陌陌没有显示出任何彗星活动的迹象。它没有尾巴,也没有围绕它的气体或尘埃云。它看起来就像一块死气沉沉的岩石,而不像一颗活跃的彗星。

那么,是什么在推动奥陌陌呢?有几种可能的假设,但都不太令人满意。一种假设是,奥陌陌的表面有一层非常薄的冰,这些冰在靠近太阳时蒸发,但不足以形成可见的尾巴。这种假设需要假定奥陌陌的冰非常纯净,而且分布非常均匀,这在天文学上是不太可能的。另一种假设是,奥陌陌的形状非常扁平,类似于一片纸,这样它就会受到太阳光的压力,就像一片风筝一样。这种假设需要假定奥陌陌的密度非常低,而且结构非常坚固,这在物理学上是不太可能的。

还有一种更大胆的假设,就是奥陌陌是一艘宇宙飞船,它在使用一种我们不知道的推进技术。这种假设虽然很吸引人,但也很难证实或否定。如果奥陌陌真的是一艘飞船,它为什么不和我们联系呢?它是故意避开我们,还是根本不知道我们的存在呢?它是来自一个先进的文明,还是一个失控的遗迹呢?我们可能永远无法知道答案,因为奥陌陌已经离开了我们的视野,永远不会回来。

奥陌陌的出现让我们意识到,太阳系外可能存在着一些我们从未见过的天体,它们有着不同于我们所熟知的彗星或小行星的性质。这些天体可能是由于某些特殊的形成或演化过程而产生的,也可能是由于某些罕见的物理或化学机制而表现出奇异的行为。为了更好地了解这些天体,我们需要寻找更多的例子,以及更多的观测数据。

幸运的是,奥陌陌并不是唯一的星际访客。在 2019 年 8 月,一位业余天文学家发现了第二颗星际物体,它被命名为 2I/Borisov,以纪念它的发现者 Gennady Borisov。2I/Borisov 和奥陌陌有很大的不同,它是一颗典型的彗星,有着明亮的尾巴和彗发。它的轨道也是双曲线的,表明它也是从太阳系外来的。它的来历是一颗距离太阳约 100 光年的恒星,被称为 Kruger 60。2I/Borisov 可能是在数千年前就离开了它的母星,一直在银河系中漂泊,直到遇到了我们的太阳系。

2I/Borisov 给了我们一个难得的机会,让我们能够研究一个完全未受太阳系影响的彗星。通过对它的光谱分析,我们可以知道它的化学成分,从而推断出它的形成环境和历史。目前的观测结果表明,2I/Borisov 和太阳系的彗星非常相似,它们都含有水、二氧化碳、氰化氢等物质。这说明,太阳系外的彗星可能和太阳系内的彗星有着相同的起源,也就是在恒星形成的早期阶段,由尘埃和冰组成的原行星盘中凝聚而成。这也意味着,太阳系外的彗星可能也是生命的潜在来源,因为它们可能会将一些有机物质和水带到类地行星上。

除了星际物体,我们还发现了一些太阳系内的奇怪天体,它们也有着类似于奥陌陌的非引力加速度,但没有彗星活动。我们称之为 “黑暗彗星”。自从我们发现 "奥陌陌 "以来,我们已经发现太阳系的小行星中隐藏着七颗暗彗星。它们之所以被称为 “黑暗彗星”,是因为它们的运动方式像彗星,但没有尘埃尾迹。

黑暗彗星的存在让我们对奥陌陌的性质有了更多的思考。也许,奥陌陌并不是一种全新的天体,而只是一种极端的黑暗彗星。也许,黑暗彗星是一种普遍的现象。也许,黑暗彗星和普通的彗星有着共同的起源,但由于某些原因,它们的表面失去了大部分的挥发性物质,只剩下一些难以观测的物质。或者,黑暗彗星是一种过渡的天体,它们是从彗星向小行星演化的中间阶段。更或者,黑暗彗星是一种未来的天体,它们是由于太阳系的演化而产生的新的物理过程的结果。

无论奥陌陌和黑暗彗星是什么,它们都让我们对宇宙有了更多的好奇和敬畏。它们也让我们意识到,我们对太阳系和银河系的认识还有很多不足和不确定。为了揭开这些谜团,我们需要更多的观测和探索,以及更先进的技术和工具。

幸运的是,我们正处于一个天文学的黄金时代,我们有了一些新的望远镜,它们将帮助我们更好地识别和研究未来的星际访客,以及太阳系内的暗彗星。其中最引人注目的是詹姆斯-韦伯太空望远镜(JWST)和大口径全景巡天望远镜(LSST)。

如果我们在发现奥陌陌时就拥有詹姆斯-韦伯太空望远镜,我们就能拍摄到该天体更详细的图像,并获得它在不同波长光线下的外观信息。这样,我们就能更好地了解是什么在推动它穿越太空。我们本可以看到像水或二氧化碳这样的分子,它们只在特定波长下显现,不会反射阳光。我们经常看到正常的太阳系彗星在其表面升温,水和二氧化碳冰转化为气体时被推动。我们会立即将其识别为类似黑暗彗星的天体。好消息是,如果我们发现了另一颗奥陌陌,我们已经有一个经过批准的 JWST 计划来监测它。

LSST 是一座地面望远镜,它观测可见光和近红外波段的光,这是一种对于太空望远镜来说很难观测的光,因为它会被地球的大气层反射或散射。LSST 的主镜直径达到了 8.4 米,是目前最大的光学望远镜之一,它的视场也非常广阔,相当于 40 个满月的大小。LSST 将能够快速地扫描整个南半球的天空,每晚可以覆盖约 20000 平方度的区域,相当于全天的三分之一。LSST 将能够发现一些非常暗淡和快速移动的天体,比如小行星、彗星、超新星、中微子源等。LSST 将能够探测到像奥陌陌这样的神秘天体,这些天体比较暗淡,可能是因为它们比较小,也可能是因为离地球比较远。LSST 还能发现更多更小的小行星,并能发现它们是否是暗彗星,是否在自己的推动下移动。

当 LSST 首次点亮时,我们将有可能开始每月甚至每周探测到星际天体。其中有些可能像奥陌陌一样是黑暗的,有些可能像 2I/Borisov 一样是明亮的,带有美丽的尾巴。这些天体将给我们提供一个宝贵的样本,让我们能够统计和比较它们的形状、大小、颜色、化学成分、运动轨迹等特征,从而揭示它们的起源和演化。这些天体也将给我们提供一个独特的机会,让我们能够近距离地观测和探测它们。如果我们能够及时发现一个足够接近的星际目标,我们就有可能执行一次专门的太空任务,比如发射一颗探测器,或者使用激光或无线电信号与之通信。这样,我们就能够获得更多的信息,甚至可能发现一些意想不到的惊喜。

从奥陌陌到黑暗彗星,我们已经见证了一些太空中的奇迹,它们让我们对宇宙有了更深的认识和更大的想象。它们也让我们意识到,我们还有很多未知和未探索的领域,等待着我们去发现和探索。有了 JWST 和 LSST 等新的望远镜,我们将拥有更强大的工具,让我们能够更好地识别和研究未来的星际访客,以及太阳系内的暗彗星。我们期待着更多的发现和惊喜,也期待着与星际访客的近距离接触。或许,有一天,我们会发现一颗真正的宇宙飞船,它会向我们发出一个友好的问候,或者一个谜一样的密码。那时,我们将不再是孤独的观察者,而是宇宙的参与者。

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葫芦科普

简介:来自星星的小胖子