‘Oumuamua 不是外星人,但它也可能不是小行星

一项新的分析表明,这颗星际访客可能并非我们所想。
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“奥陌陌”可能由细密的尘埃网构成,而非岩石或冰。ESO/M. Kornmesser

小行星和彗星通常很重,但“奥陌陌”——这是我们发现的首个经过太阳系的星际访客——却表现得异常轻盈。

如今,在“奥陌陌”消失两年后,研究人员仍在为它的神秘行为感到困惑。它不像岩石质小行星那样笨重,也不像冰质彗星那样干燥,这个闯入者不符合任何常规分类。一种新兴但有争议的理论认为,原因在于“奥陌陌”可能具有多孔的结构,使其非常轻,以至于阳光都能推动它。现在,一项新的分析得出结论,这种蓬松的结构实际上是可能的。尽管脆弱,但它可能拥有足够的强度在旅途中不破裂。

“这是我们在太阳系中从未见过的那种天体,”奥斯陆大学物理学家 Eirik Flekkøy 说,他是这项周一发表在《天体物理学杂志快报》上的工作的合著者。

“它是一种全新的东西。”

天文学家在2017年秋季发现“奥陌陌”时,它已加速返回星际。天文学家将其视为一个奇特、雪茄状的小行星,直到他们注意到它比仅凭引力应有的速度更快地后退——这种行为在太空岩石中是闻所未闻的,因为它们通常没有其他方式获得速度。

在我们的太阳系中,除了引力以外能够加速的天体通常是彗星,这些“脏雪球”在靠近太阳时会软化,并通过喷射出融化的冰水来获得推进力。然而,“奥陌陌”在最近一次对其应处于最融化时期的观测的回溯性分析中,并未表现出任何彗星尾巴的迹象。

但是,如果不是冰喷流推动了“奥陌陌”的快速逃离,那又是什么呢?一篇有争议的论文曾提出,太阳光本身的压力正在将该天体推开,因为光粒子具有像台球一样的动量。但考虑到“奥陌陌”被假定为小行星的重量,它需要一个巨大的平面才能捕捉到足够多的太阳光线,以获得来自光粒子撞击的任何推动力。“除了(外星文明的)制造,没有真正合理的机制可以形成这样的东西,”Flekkøy 说。但如果那里有人,他们似乎并没有向我们打招呼。

然而,在二月份,太空望远镜科学研究所的天文学家 Amaya Moro-Martín 提出,太阳正在推动“奥陌陌”,不是因为它在驾驶巨大的帆,而是因为“奥陌陌”非常轻。

该天体既不是冰也不是岩石,而可能是由尘埃和冰粒组成的蓬松集合体。研究人员称这种结构为“分形聚集体”,因为其多孔的模式在不同尺度上重复出现。无论是肉眼、放大镜还是显微镜下观察,分形“奥陌陌”都会呈现出各种大小的孔洞。“我认为如果你击中这个东西,它会有点像击中蜘蛛网,”Flekkøy 说。

Moro-Martín 的建议引起了 Flekkøy 和他的同事的兴趣,他们着手检查分形聚集体假说是否站得住脚。他们注意到,“奥陌陌”旋转速度的减慢支持了这一理论,因为减速的快慢与光线对某些表面(如更光亮的表面)比对其他表面施加更大推力的一种现象相吻合。当该天体在被太阳加热后冷却时,热量的散发也会产生温和的推力。所有这些不均匀的推力加起来,都可以使一个不规则的物体随着时间的推移加速或减速。因此,如果阳光能够使“奥陌陌”旋转,研究人员推断,也许它们也能使其加速。

该团队还计算了理论上的尘埃球在旋转(想象一下游乐场的旋转木马把人甩出去)和太阳倾向于对“奥陌陌”的近侧施加比远侧更大的引力牵引下的承受能力。“如果这是一个如此丝状、多孔、分形结构的物体,它能 survive 吗?”Flekkøy 说。“答案是相当肯定地,是的。”

然而,该天体的极端性质让其他研究人员难以置信。为了在短短几个月的观测时间内对阳光产生明显反应,“奥陌陌”的密度需要比海平面空气的密度小一百倍,这使其比工程师能生产的最轻材料——称为气凝胶的物质——还要轻。“这些气凝胶是我们通过非常精细的技术制造出来的,”剑桥大学天体物理学家 Roman Rafikov 说。“你如何在星际空间中重现这个?”

早期太阳系的模型显示,粒子会相互碰撞并自然形成小的分形图案,但 Rafikov 质疑这些宇宙尘埃球能否在足够长的时间内避免被破坏,从而长成类似“奥陌陌”的天体。然而,他承认,他更倾向于分形理论而不是外星人理论,并且他想不出一个更可能的解释。“如果我有替代方案,”Rafikov 说,“我早就发表了。”

如果尘埃分形体确实会变大,并且偶尔足够靠近地球,让天文学家能够观测到它们,那么这些观测可以告诉研究人员关于行星形成条件和过程的信息。

但“奥陌陌”本身早已消失在夜空中,所以天文学家无法通过直接观测来评估尘埃云理论。尽管目前正有一个第二颗星际访客经过太阳系,但它看起来像一颗典型的、没有戏剧性的彗星。Flekkøy 和 Rafikov 都希望,未来的访客能成为奇特的“奥陌陌”家族的成员,无论这个家族是什么。

“在我迄今为止的职业生涯中,“奥陌陌”是最令人费解的天体,”Rafikov 说。“如果(类似的物体)确实不断进入我们的太阳系,我们可能会为这种分析做好更充分的准备。”

 

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Charlie 是一名记者,报道地球内外物理科学领域的发展。除了《流行科学》,他的作品还发表在《Quanta Magazine》、《Scientific American》、《The Christian Science Monitor》等刊物上。此前,他曾在莫桑比克和日本教授物理和英语,并在布朗大学学习物理。您可以在这里查看他的网站。


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