揭祕第一個造訪太陽系的“天外來客”

2017年10月,一顆雪茄狀的不明天體衝入太陽系,作為當時已知的第一顆經過太陽系的星際天體,被大家親切的稱呼為Oumuamua(夏威夷語,偵察兵或信使的意思)。

這個來自星際空間的外來訪客,因奇異的形狀和運行軌跡,甚至曾一度使一些嚴肅的科學家也認為它可能是外星人的探測器。但近日,研究人員在《自然—天文學》的報道,給出了一個相對上述猜測較為平凡的解釋——Oumuamua有可能是一個行星天體的碎片。

自被發現以來,Oumuamua並沒有沿著一條由太陽引力形成的路徑前進,這表明“Oumuamua正在像彗星一樣釋放氣體,儘管觀測結果暗示這個天體不具備一般彗星所具有的冰層表面。

在這項新研究中,法國藍色海岸天文臺天體物理學家張韻和其同事利用計算機模擬、觀察各種軌道上的天體在離它們自己的“太陽”(主恆星)過近的情況下,偏離軌道時會發生什麼,來了解Oumuamua是如何形成其奇怪的形狀和軌跡的。

例如,如果一顆小行星(一個在太陽系中通常只不過是一堆鬆散碎石的小岩石體),在其母星6萬公里以內經過時,它會被拉扯,在母星強大的潮汐作用下四分五裂,產生大量翻滾、拉長的碎片,其中一些甚至會被彈射到太陽系以外。

如果Oumuamua的母體是彗星,它也會有上述類似的命運。

張韻說,強烈的引力潮汐會把彗星撕裂,彗星表面的大部分冰會因近距離撞擊而融化。而包括水和二氧化碳在內的一些易揮發的冰,會在天體岩石表面以下10~50釐米的深度保存下來。如果這樣一個天體後來飛掠過一顆更大更暖的恆星,比如我們的太陽時,這些冰會蒸發,緩慢而穩定向太空噴射。但如果這些氣體的噴射是不均勻的,它們會像小型火箭助推器一樣,引起天文學家觀測到Oumuamua的那種軌道異常。

此外,張韻還指出,如果小行星的殘餘碎片在其表面下攜帶少量的水,其排放物同樣可能導致類似Oumuamua那樣的怪異軌跡。

根據研究小組的模擬顯示,即使是一顆比地球大10倍的行星,如果從紅矮星4萬公里以內的範圍經過,也可能被撕裂。在這類事件中,大約有一半形狀奇特、含水的天體碎片可以逃離恆星引力,最終穿越其他星系。

美國海軍學院天文學家Matthew Knight說,張韻和其同事做出了一個“令人信服的分析”。他指出,此前對於Oumuamua起源的幾種解釋已經流傳了一段時間,“但這些人是第一個真正用數字說話的人。”(來源:中國科學報 許悅)

相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41550-020-1065-8

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