太陽系充斥著星際天體?從奧陌陌到黑暗彗星,如何識別星際訪客

葫蘆科普 2024-02-18 11:10:46

2017 年,一顆神秘的天體橫穿太陽系,引起了天文學家的極大興趣。這是人類曆史上首次發現的星際物體,也就是說,它不是太陽系的一部分,而是來自遙遠的恒星系。這顆天體被命名爲 “奧陌陌”,意爲 “遠方的使者”,它的形狀、運動和性質都與我們所熟知的任何天體都不同。它到底是什麽?它是一塊太空岩石,還是一艘宇宙飛船?它是否孤身一人,還是有其他同伴?它是否能揭示宇宙的奧秘,還是只是一個誤會?

奧陌陌是在 2017 年 10 月 19 日被夏威夷的巡天望遠鏡潘斯塔爾(Pan-STARRS)發現的。當時,它已經從太陽的近旁掠過,正以每秒 26 公裏的速度遠離地球。由于它的亮度隨時間變化很大,天文學家推斷它的形狀非常不規則,可能是一根長約 400 米,寬約 40 米的紡錘形物體。這意味著它的長寬比達到了驚人的 10:1,比我們所見過的任何太陽系天體都要極端。它的表面顔色呈深紅色,這可能是由于長期暴露在宇宙射線下造成的。

奧陌陌的軌道也很奇特。它的軌道偏心率(表示軌道的橢圓程度)超過了 1,這意味著它是一個雙曲線軌道,而不是一個橢圓或圓形軌道。這表明它不是繞著太陽運行的,而是從太陽系外進入,然後又飛出去的。通過計算它的軌道參數,天文學家確定了它的來曆:它是從距離太陽約 20 光年的一顆紅矮星附近發射出來的,這顆紅矮星被稱爲Ross 128。奧陌陌可能是在數十萬年甚至數百萬年前就離開了它的母星,一直在銀河系中漂泊,直到遇到了我們的太陽系。

奧陌陌的最大謎團是它的加速度。一般來說,天體的運動受到兩種力的影響:引力和非引力。引力是由于天體之間的質量産生的,它使得天體相互吸引。非引力是由于天體自身的性質或外部的因素産生的,它使得天體偏離引力所決定的軌道。例如,彗星就會受到非引力的影響,因爲它們在靠近太陽時,會從表面釋放出氣體和塵埃,形成尾巴。這些物質會對彗星産生一種類似于火箭的推力,使其加速或減速。這種非引力的效應被稱爲 “彗星活動”。

奧陌陌在飛離太陽系時,表現出了一種非引力的加速度,這意味著它比單純受到太陽引力的情況下要快一些。這種加速度很小,但卻是可測量的。最自然的解釋是,奧陌陌也是一顆彗星,它在靠近太陽時,也從表面釋放出了一些物質,産生了推力。然而,這種解釋有一個問題:奧陌陌沒有顯示出任何彗星活動的迹象。它沒有尾巴,也沒有圍繞它的氣體或塵埃雲。它看起來就像一塊死氣沉沉的岩石,而不像一顆活躍的彗星。

那麽,是什麽在推動奧陌陌呢?有幾種可能的假設,但都不太令人滿意。一種假設是,奧陌陌的表面有一層非常薄的冰,這些冰在靠近太陽時蒸發,但不足以形成可見的尾巴。這種假設需要假定奧陌陌的冰非常純淨,而且分布非常均勻,這在天文學上是不太可能的。另一種假設是,奧陌陌的形狀非常扁平,類似于一片紙,這樣它就會受到太陽光的壓力,就像一片風筝一樣。這種假設需要假定奧陌陌的密度非常低,而且結構非常堅固,這在物理學上是不太可能的。

還有一種更大膽的假設,就是奧陌陌是一艘宇宙飛船,它在使用一種我們不知道的推進技術。這種假設雖然很吸引人,但也很難證實或否定。如果奧陌陌真的是一艘飛船,它爲什麽不和我們聯系呢?它是故意避開我們,還是根本不知道我們的存在呢?它是來自一個先進的文明,還是一個失控的遺迹呢?我們可能永遠無法知道答案,因爲奧陌陌已經離開了我們的視野,永遠不會回來。

奧陌陌的出現讓我們意識到,太陽系外可能存在著一些我們從未見過的天體,它們有著不同于我們所熟知的彗星或小行星的性質。這些天體可能是由于某些特殊的形成或演化過程而産生的,也可能是由于某些罕見的物理或化學機制而表現出奇異的行爲。爲了更好地了解這些天體,我們需要尋找更多的例子,以及更多的觀測數據。

幸運的是,奧陌陌並不是唯一的星際訪客。在 2019 年 8 月,一位業余天文學家發現了第二顆星際物體,它被命名爲 2I/Borisov,以紀念它的發現者 Gennady Borisov。2I/Borisov 和奧陌陌有很大的不同,它是一顆典型的彗星,有著明亮的尾巴和彗發。它的軌道也是雙曲線的,表明它也是從太陽系外來的。它的來曆是一顆距離太陽約 100 光年的恒星,被稱爲 Kruger 60。2I/Borisov 可能是在數千年前就離開了它的母星,一直在銀河系中漂泊,直到遇到了我們的太陽系。

2I/Borisov 給了我們一個難得的機會,讓我們能夠研究一個完全未受太陽系影響的彗星。通過對它的光譜分析,我們可以知道它的化學成分,從而推斷出它的形成環境和曆史。目前的觀測結果表明,2I/Borisov 和太陽系的彗星非常相似,它們都含有水、二氧化碳、氰化氫等物質。這說明,太陽系外的彗星可能和太陽系內的彗星有著相同的起源,也就是在恒星形成的早期階段,由塵埃和冰組成的原行星盤中凝聚而成。這也意味著,太陽系外的彗星可能也是生命的潛在來源,因爲它們可能會將一些有機物質和水帶到類地行星上。

除了星際物體,我們還發現了一些太陽系內的奇怪天體,它們也有著類似于奧陌陌的非引力加速度,但沒有彗星活動。我們稱之爲 “黑暗彗星”。自從我們發現 "奧陌陌 "以來,我們已經發現太陽系的小行星中隱藏著七顆暗彗星。它們之所以被稱爲 “黑暗彗星”,是因爲它們的運動方式像彗星,但沒有塵埃尾迹。

黑暗彗星的存在讓我們對奧陌陌的性質有了更多的思考。也許,奧陌陌並不是一種全新的天體,而只是一種極端的黑暗彗星。也許,黑暗彗星是一種普遍的現象。也許,黑暗彗星和普通的彗星有著共同的起源,但由于某些原因,它們的表面失去了大部分的揮發性物質,只剩下一些難以觀測的物質。或者,黑暗彗星是一種過渡的天體,它們是從彗星向小行星演化的中間階段。更或者,黑暗彗星是一種未來的天體,它們是由于太陽系的演化而産生的新的物理過程的結果。

無論奧陌陌和黑暗彗星是什麽,它們都讓我們對宇宙有了更多的好奇和敬畏。它們也讓我們意識到,我們對太陽系和銀河系的認識還有很多不足和不確定。爲了揭開這些謎團,我們需要更多的觀測和探索,以及更先進的技術和工具。

幸運的是,我們正處于一個天文學的黃金時代,我們有了一些新的望遠鏡,它們將幫助我們更好地識別和研究未來的星際訪客,以及太陽系內的暗彗星。其中最引人注目的是詹姆斯-韋伯太空望遠鏡(JWST)和大口徑全景巡天望遠鏡(LSST)。

如果我們在發現奧陌陌時就擁有詹姆斯-韋伯太空望遠鏡,我們就能拍攝到該天體更詳細的圖像,並獲得它在不同波長光線下的外觀信息。這樣,我們就能更好地了解是什麽在推動它穿越太空。我們本可以看到像水或二氧化碳這樣的分子,它們只在特定波長下顯現,不會反射陽光。我們經常看到正常的太陽系彗星在其表面升溫,水和二氧化碳冰轉化爲氣體時被推動。我們會立即將其識別爲類似黑暗彗星的天體。好消息是,如果我們發現了另一顆奧陌陌,我們已經有一個經過批准的 JWST 計劃來監測它。

LSST 是一座地面望遠鏡,它觀測可見光和近紅外波段的光,這是一種對于太空望遠鏡來說很難觀測的光,因爲它會被地球的大氣層反射或散射。LSST 的主鏡直徑達到了 8.4 米,是目前最大的光學望遠鏡之一,它的視場也非常廣闊,相當于 40 個滿月的大小。LSST 將能夠快速地掃描整個南半球的天空,每晚可以覆蓋約 20000 平方度的區域,相當于全天的三分之一。LSST 將能夠發現一些非常暗淡和快速移動的天體,比如小行星、彗星、超新星、中微子源等。LSST 將能夠探測到像奧陌陌這樣的神秘天體,這些天體比較暗淡,可能是因爲它們比較小,也可能是因爲離地球比較遠。LSST 還能發現更多更小的小行星,並能發現它們是否是暗彗星,是否在自己的推動下移動。

當 LSST 首次點亮時,我們將有可能開始每月甚至每周探測到星際天體。其中有些可能像奧陌陌一樣是黑暗的,有些可能像 2I/Borisov 一樣是明亮的,帶有美麗的尾巴。這些天體將給我們提供一個寶貴的樣本,讓我們能夠統計和比較它們的形狀、大小、顔色、化學成分、運動軌迹等特征,從而揭示它們的起源和演化。這些天體也將給我們提供一個獨特的機會,讓我們能夠近距離地觀測和探測它們。如果我們能夠及時發現一個足夠接近的星際目標,我們就有可能執行一次專門的太空任務,比如發射一顆探測器,或者使用激光或無線電信號與之通信。這樣,我們就能夠獲得更多的信息,甚至可能發現一些意想不到的驚喜。

從奧陌陌到黑暗彗星,我們已經見證了一些太空中的奇迹,它們讓我們對宇宙有了更深的認識和更大的想象。它們也讓我們意識到,我們還有很多未知和未探索的領域,等待著我們去發現和探索。有了 JWST 和 LSST 等新的望遠鏡,我們將擁有更強大的工具,讓我們能夠更好地識別和研究未來的星際訪客,以及太陽系內的暗彗星。我們期待著更多的發現和驚喜,也期待著與星際訪客的近距離接觸。或許,有一天,我們會發現一顆真正的宇宙飛船,它會向我們發出一個友好的問候,或者一個謎一樣的密碼。那時,我們將不再是孤獨的觀察者,而是宇宙的參與者。

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葫蘆科普

簡介:來自星星的小胖子