太阳系的神秘闯入者“奥陌陌”究竟来自哪里

就像一颗来自遥远的未知星系的高速子弹一样, “奥陌陌”(Oumuamua)冲进了我们的太阳系,直到它脱离了太阳引力后退到了太空深处才被发现。

来自其他星系的太空石头不可避免地一直在我们的太阳系中嗡嗡作响,那“奥陌陌”是从哪里来的呢?在欧洲航天局的Gaia 卫星进行的超精密恒星测量和一些复杂的数字运算的帮助下,一个国际研究小组能够仔细观察这颗星际彗星的路径,看看在数百万年的旅行时间里,它可能在旅途中遇到了哪些恒星。在这样做的过程中,他们把范围缩小到四个候选恒星系统,而“奥陌陌”最终可能来自这些恒星系统。

神秘的星体

自从“奥陌陌”被发现以来,它一直是一个热门话题。天文学家注意到它的形状像一个旋转的雪茄,这一特征可能揭示了它是如何形成的。“奥陌陌”的运行速度太快,而且呈双曲线轨迹,而我们的太阳引力太弱,无法将其保持在轨道上,所以天文学家断定“奥陌陌”不可能起源于太阳系。随后,后续的观测没有发现“奥陌陌”释放出任何气体,这表明“奥陌陌”也许是一颗没有冰的小行星

“是小行星还是彗星?”当天文学家计算了“奥陌陌”的轨道,并意识到它在被太阳加热时得到了一个小的推动,从蒸发的冰中释放出来的气体被释放出来,产生了一个微小的推力来加速它时,这场争论终于尘埃落定。这意味着尽管这个物体没有明显的彗发和通常与彗星有关的尾巴,但它仍然是一颗彗星。

掌握了所有这些信息,下一个任务就是确定它的起源,天文学家们在2018年9月发表在《天文杂志》上的一项研究中描述了他们的成果。

“奥陌陌”的太空之旅

这颗星际彗星在太空中漂流了数百万年,但通过回溯它在太阳系中的轨迹,天文学家可以大致了解到这个天体从我们银河系中从何而来,以及它沿途可能遇到过哪些恒星。为了寻求帮助,他们求助于欧洲航天局的Gaia’s Data Release 2(GDR2)中丰富的信息。

“GDR2为我们提供了700万颗恒星的三维位置和三维运动,”在德国海德堡马克斯普朗克天文研究所工作的天文学家科林·贝利·琼斯(Coryn Bailer Jones)解释说,“如果没有这些信息,就不可能及时追踪到恒星的轨道。”

在GDR2之前,我们拥有的最好的数据系统来自欧洲的希巴科斯卫星,它一直运行到1993年,是第一次执行精确天体测量(一种测量恒星位置和运动的天文方法)的任务,并辅之以其他地面调查。这个数据库包含250万颗恒星的信息。Gaia卫星于2013年发射升空,其功能更加先进,并包含有关13亿颗恒星的位置,运动和距离的精确信息。其中700万个还包含有关其径向速度(即恒星朝向或远离我们移动的速度)的信息。

琼斯和他的团队从GDR2中挑选出4500颗恒星,这些恒星可能是“奥陌陌”在长途旅行中遇到的。为了进一步缩小范围,他们将时间倒转,追踪这些恒星的运动轨迹,看看“奥陌陌”穿越银河系的路径是否会越过或接近它们的历史运动轨迹。

这种分析似乎是一项不可能完成的任务。“原则上,我们需要知道星系中每一颗恒星的路径和质量,以及暗物质,以便及时追踪轨道,”琼斯解释道。“实际上,这是没有必要的;我们可以用一个平滑的引力势模型来近似它,这个模型同时考虑了星系中的可见物质和暗物质。”

“但是,这种近似推演存在一个问题,该模型不会随时间演变,并且在较长的时间范围内会失去精度,”琼斯说:“因此,尽管我们可以对几千万年的时间追溯轨道有一定的信心,但在此时间范围之外,有很多的不确定性。”

“奥陌陌”来自哪里

这并不是说研究人员没有候选对象,事实上,他们已经发现了四颗矮星,这四颗矮星的运行非常接近彗星的原点,并且在误差范围之内。

第一个候选对象是红矮星HIP 3757,“奥陌陌”大概在100万年前出现在它附近,研究人员计算出“奥陌陌”距离这颗恒星只有1.96光年,因此它可能是“奥陌陌”的候选恒星。然而,这颗恒星的较大相对速度(它以每秒25公里速度移动)使得这种可能性降低。

下一个离“奥陌陌”最近的是380万年前的类太阳恒星hd292249。这颗恒星每秒10公里的相对速度使它更有可能成为“奥陌陌”的起源地。另两处相遇发生在110万年和630万年前,这两颗恒星还未命名,并且以中等速度运行。天文学家不知道这些恒星是否有自己的行星系统。为了将一颗像“奥陌陌”这样的彗星弹入太空,可能需要一颗巨大的气态巨行星来提供引力。

然而,这四颗恒星并不是唯一的候选者,它们只是研究人员利用GDR2提供的现有数据集发现的最佳候选恒星。“GDR3应该在2021年发布,”琼斯补充道,“这一版本将增加更多的径向速度数据,这将使我们能够追溯更多恒星的轨道,这些恒星中是否有更好的候选恒星,我们不知道。我们得去查清楚。”

作者:是柚子呀,如若转载,请注明出处:https://eozlab.com/zirankexue/tianwen/331.html