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南方周末|首个星际天体起源之谜新解


南方周末|首个星际天体起源之谜新解
本文插图

张韵和林潮通过数值模拟得到的奥陌陌 。 （国家天文台 张韵/图）
2017年10月19日晚 ， 美国夏威夷大学的天文学家罗伯特·威里克（Robert Weryk）发现了一个此前从未被记录在册的小天体 。 经过此后一个多月的观测 ， 天文学家最终根据这个小天体前所未有的轨道确认它来自太阳系之外 。 这个天体成为有史以来天文学家发现的第一个来自太阳系外的天体 。
天文学家通常会将新发现的小天体归类到彗星或者小行星中 ， 但是这个小天体却令他们感到困惑 。 他们发现 ， 这个天体没有彗星靠近太阳时的典型特征 ， 即没有发现它向外喷射气体和尘埃的迹象 ， 因此初步推断这个小天体不是一颗彗星 。 因为这个天体太小太暗 ， 天文学家很难直接确定它的外形和尺寸 。 他们根据天体的光度变化推测这个天体有着类似雪茄的奇特外形 ， 长度约100米 ， 长短轴比例为6∶1-10∶1 ， 远大于太阳系内已知小天体的长短轴比例 ， 同时它在运动过程中伴随着快速旋转 ， 自转轴也不固定 ， 天文学家还没有在太阳系中发现类似形状的小天体 。
此后 ， 负责为新发现的天体命名的国际天文学联合会（IAU）创造了一个不同于彗星（C）和小行星（A）的新类别——星际天体（I）——来给这个天体命名 。 这个系外来客的正式科学名称是“1I/2017 U1” ， 其中1I中的1代表这类天体中的第一个 ， I代表星际（Interstellar） 。 作为这个天体的发现者 ， 夏威夷哈雷阿卡拉天文台的天文学家用当地语言中的’Oumuamua命名它 ， 这个词在当地语言中的意思是“第一位来自远方的使者” 。 全国科学技术名词审定委员会天文学名词审定委员会随后确认这个天体的中文名称为“奥陌陌” 。
未解的谜团
奥陌陌是天文学家发现的第一个星际天体 ， 因此他们对奥陌陌的到来实际上准备不足 。 当他们发现的时候 ， 奥陌陌已经在飞离我们的路上 。 很快 ， 又小又暗的奥陌陌就消失在光学望远镜的视野中 ， 天文学家希望用斯皮策太空望远镜在红外波段进行追踪的努力也以失败而告终 。 根据计算 ， 奥陌陌现在已经飞出土星的轨道 ， 并将在大约1万年之后飞出太阳系 。
奥陌陌已经消失在深空中 ， 但是笼罩在它身上的谜团却引发天文学家持续的研究 。 虽然天文学家没有观察到奥陌陌如彗星一样喷射气体和尘埃的迹象 ， 但是观测显示奥陌陌在离开太阳系的过程中处于加速状态 ， 同它谜一般的外形一样 ， 这个加速度的来源也有待破解 。
发现奥陌陌后 ， 天文学家第一次有机会对星际天体的形成和演化机制进行直接的研究 。 2019年8月 ， 业余天文学家根纳季·鲍里索夫（Gennady Borisov）发现了第二个星际天体 ， 后来这个天体以他的名字命名为2I/Borisov彗星 。 不过与奥陌陌相比 ， 在这颗彗星进入太阳系的途中 ， 天文学家就已经发现了它并对它进行了长达几个月的观测 。 观测结果显示 ， 2I/Borisov彗星虽然来自太阳系外 ， 但是与太阳系内的其他彗星相比没有什么特别的不同 。 这样一来 ， 研究星际天体的天文学家仍然把重点放在奥陌陌身上 。
奥陌陌消失之后 ， 各种解释层出不穷 ， 其中包括哈佛大学天文学系主任阿维·莱博（Avi Leob）等人提出的耸人听闻的“光帆飞船说” 。 系外智慧生命飞船这种说法暂且不论 ， 其他的解释也没有哪个得到广泛的接受 。 因此 ， 天文学界对奥陌陌起源和演化的争论一直没有停止 。
撕碎的碎片
2020年4月13日 ， 中国科学院国家天文台博士张韵和清华大学高等研究院访问教授林潮在《自然·天文》（Nature Astronomy）上发表论文 ， 给出了他们的解释 。 他们认为 ， 新模型表明奥陌陌可能是被原行星系统中恒星的潮汐作用撕碎并甩出的碎片 ， 他们进行的数值模拟的结果全面系统地复现了奥陌陌的特征 。


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