2017年10月19日,天文学家首次观测到一个来自另一个太阳系、穿越我们太阳系的天体。这个现在被称为1I/2017 U1(“奥陌陌”)的闯入者,从上方进入我们的太阳系,绕过太阳后又疾驰而去,一旦再次离开我们这里进入星际空间,就再也不会回来了。
我们对这位神秘的访客了解了什么?
“奥陌陌”的轨迹
尽管“奥陌陌”(在夏威夷语中意为“侦察兵”或“信使”)已经存在于我们的太阳系中一个多世纪,但天文学家只能在很短的时间内对其进行数据记录。“它大约在1837年左右进入太阳系,距离太阳1000天文单位以内,”夏威夷大学天文研究所的Karen Meech说道。(1天文单位,或称为天文单位,相当于地球与太阳之间的平均距离,即9300万英里(1.5亿公里))。但“奥陌陌”直到去年才被发现,因为它距离太阳太远,即使以今天最好的望远镜也无法反射足够的光线让天文学家探测到。一旦它足够靠近太阳,它就会高速移动,在相对较小的可被现代望远镜观测到的区域内停留的时间非常短。
绕过太阳后,“奥陌陌”再次踏上离去的旅程,变得越来越暗淡。“我们从哈勃望远镜获得的最后观测数据是2018年1月2日,亮度低于27等,”Meech说道。“到5月3日,它已经再次位于木星轨道之外。而且……一旦它离开约1.2天文单位的距离,亮度就达到25等,也就是说,过了木星轨道,就别想了。它已经消失了。”
虽然它已经从视野中消失,但它尚未完全离开太阳系。根据Meech的说法,“奥陌陌”预计将在2024年左右到达柯伊伯带,并在2025年底经过柯伊伯带的边缘。她表示,它将在2038年左右经过旅行者号探测器到达的最远距离。“到2196年,它将再次距离太阳1000天文单位,尽管我们的奥尔特云预计延伸到10万天文单位之外,所以“奥陌陌”何时真正通过太阳系的“边缘”取决于你如何定义这个边缘。”
无论如何,自1月份以来,“奥陌陌”已超出天文学家的观测范围。现在,他们正在利用几个月来收集到的有限数据,努力了解这位奇怪的星际闯入者的一切。
加速前进
起初,观测者们假设“奥陌陌”,长约2600英尺(800米),宽约260英尺(80米),是一颗小行星。但在6月份《自然》杂志上由Marco Micheli领导的一篇论文中,包括Meech在内的天文学家报告说,“奥陌陌”的运动不符合预期。Meech解释说,它表现出“非常强的非引力加速度”,这意味着它的运动表明引力并非是决定其轨迹的唯一因素。
“有许多因素可能导致这种方向的加速度,”她说道。她的团队调查了至少六种可能导致这种加速度的因素,过程中排除了一些,因为它们要么要求该天体极其奇特以至于不合理(例如,密度低于气凝胶),要么它们产生的加速度与观测到的不符。该团队最终得出结论:“最可能的因素是彗星的释气,因为我们在彗星中经常看到这种情况。”
释气只是彗星接近太阳并受热时,气体和尘埃逸出的过程,使表面的冰升华——直接从固态变为气态。随着气体的逸出,它会在相反的方向给彗星一个额外的推力,影响其速度和自转,产生一个偏离引力效应的额外推力。Meech说,“奥陌陌”的运动“其强度与我们通常看到的彗星的强度相当。“所以这似乎并不异常。”
她指出,异常之处在于没有看到该天体释放出尘埃。当气体从彗星逸出时,通常会携带表面的尘埃,释气越强,释放出的尘埃颗粒越大。但这并没有否定彗星理论——Meech说,即使彗星缺乏小尘埃,大尘埃也可能从表面脱落并影响其运动。而在天文学家观测的可见波长下,大尘埃更难看到。
所以,没有看到尘埃从“奥陌陌”逸出,那气体呢?Meech说:“我们也**没有**看到任何气体逸出的迹象。”这很奇怪,因为天文学家预计会有“相当多的”气体逸出,才能像观测到的那样影响“奥陌陌”的运动。需要注意的是,Meech的团队寻找的是CN(氰基)气体,她说,这种气体明亮易于发现。“CN通常在太阳系彗星中的水逸出时一起被带走,”她说道,因此可以作为水的替代物,而水本身更难观测。但是,根据他们探测到的极限,“根本没有看到CN。这个上限足够高,如果水逸出量如此之大,那就意味着这颗彗星在化学成分上也很不寻常。毕竟,我们太阳系中的彗星可能富含水。”
“但话说回来,”她补充道,“它来自另一个太阳系,所以这也许并不奇怪。”
“奥陌陌”奇怪的反射
“奥陌陌”还有哪些奇怪之处?天文学家使用斯皮策空间望远镜在红外波段对“奥陌陌”进行了30多个小时的观测——或者说,Meech说,他们曾试图这么做。“他们**什么都没探测到**,”当观察热红外(探测热量)时,她说。“所以这只是一个上限。”但有时即使未探测到也能提供信息。“从中,他们说,‘好吧,如果它具有彗星典型的热学特性,那么它必然比所有人想象的要明亮。’”
反射率,即物体反射光线的多少,可以告诉天文学家关于其形状、大小和成分的很多信息。“我们一直假设(反射率)是彗星式的,并且非常低,”Meech说。但是,“而不是彗星典型的4%的反射率,他们得到的反射率却高达10%。所以这又与彗星天体不太相符。他们唯一能使其与4%的反射率相符的方法是假设其表面的热学特性与普通彗星截然不同。所以,她说道,又有点古怪。”
同样是红外观测,也未能探测到“奥陌陌”显著的一氧化碳或二氧化碳释气。这一点很重要,因为Meech的团队也曾考虑过它喷射这两种气体的可能性,但斯皮策观测设定的上限表明,其喷射量远低于此。
“解释‘未看到’的现象总是有点棘手,”Meech警告说。但“又一次,它并没有像典型的彗星那样符合逻辑。”
它的家在哪里?
“奥陌陌”诞生于另一个太阳系,所以也许所有这些奇怪之处对于一个在别处形成的物体来说都是正常的。那么下一个问题就变成了,“它在哪里形成的?”
“获得哈勃望远镜时间的目的是为了获得最长的观测弧线,以便我们能够追溯它的来源,”Meech说道。德国海德堡马克斯·普朗克天文学研究所的Coryn Bailer-Jones计算了“奥陌陌”进入太阳系之前的轨迹,并将该轨迹与盖亚(Gaia)卫星测量的700万颗恒星的过去位置进行了比较。由于恒星在星系中会随着时间移动,他必须倒转它们的轨道,以及“奥陌陌”的轨道,以寻找两者可能合理重叠的地方。
他找到了四个可能的候选目标,它们与“奥陌陌”运动的倒转轨迹足够接近,可能是它的故乡。(Meech说,“足够接近”是指“奥陌陌”的轨迹曾经到达过1到2个奥尔特云半径——即10万到20万天文单位——的范围内。)
但即使是这里,也并非一帆风顺。“这四个候选目标唯一的问题是,它们的遭遇速度相对较高,大约在每秒10到25公里之间,”她说道。“‘奥陌陌’可能是在行星形成过程中被弹射出的微行星或构成块,并且在行星形成过程中很难获得如此高的弹射速度,仅仅是因为一个微行星离巨行星太近。我们预计只会看到几公里每秒的速度。所以这是很高的。并非不可能,但可能性很小。”
她表示,如果“奥陌陌”来自一个双星系统,那么可能性会更大。但当然,找到的四个候选者都不是已知的双星。她说道,下一次盖亚数据发布可能会有帮助,使天文学家能够更长久地追溯附近恒星的运动,并可能找到“奥陌陌”家园更好的候选者。“我很高兴能在几年后重新审视这个问题,”她说,届时将有更多盖亚数据可用。
持续的谜团
“奥陌陌”仍然是我们捕捉到的第一个(也是迄今为止)在太阳系中穿行的星际访客。关于它的数据有限,但这并没有阻止世界各地的研究人员思考他们能在其中发现什么。“尤其令人着迷的是,人们仍在撰写关于它的论文,”Meech说道,“尽管我们有效获得了几周的数据,但每个人都在努力,然后哈勃望远镜和斯皮策的数据持续时间稍长一些,但仅此而已。而且人们仍在撰写论文。”
更重要的是,Meech最近关于“奥陌陌”的一次TED演讲目前已有超过200万的观看量,并且还在持续增长。“显然人们对此很感兴趣。”
它无疑是一个有趣的物体。它的奇怪特性甚至促使一些人认为它具有真正的外星——也就是说,是外星建造——的起源。但Meech说,尽管数据有限,但这些论点并不能真正站住脚。
所以,虽然它不是一艘外星飞船或一个人造太阳帆,但“奥陌陌”仍然是一个神秘的、短暂的访客,它吸引了研究人员和公众的目光。














