奥陌陌:来自太阳系外的神秘访客

作者: 鲁超

来源: 科学大院

发布日期: 2021-04-13

2017年,天文学家发现了一个名为奥陌陌的不速之客,它被认为是太阳系外的天体。奥陌陌的轨道偏心率极高,速度异常,引起了科学界的广泛关注和讨论。关于奥陌陌的本质,有多种假说,包括它是外星飞船、系外矮行星的一部分等。尽管有争议,奥陌陌的发现推动了人类对宇宙的进一步探索。

2017年10月19日,泛星巡天望远镜发现了一个不速之客,距离地球仅3300万公里。当时天文学家认为这是一枚彗星,但后来并没有观察到它的“尾巴”,可以断定它的主体并非冰块组成的彗星,而更像一颗由岩石组成的小行星。2021年3月17日,来自亚利桑那大学的研究者认为,这个不速之客实际上是一颗“系外矮行星”(Exo-pluto)的一部分。这位不速之客究竟是什么来头?

为何几年过去了,科学界对它的讨论仍然没有停息?它究竟有怎样的魅力?2017年10月28日观察到“不速之客”的影像。人类观测到的第一个系外天体科学家们还没有对这名“不速之客”观测几天,就无比兴奋——它在距离太阳最近时的速度竟高达87.71km/s。科学家们甚至计算出,它在100年前距离太阳较远的时候,相对于太阳的速度仍有26.33km/s,前者已经远远超过了第三宇宙速度(16.7km/s)。

而它的轨道偏心率更是达到了1.2,这是有史以来观测到的最高值。我们知道,偏心率大于1的轨道是一个双曲线。当来自遥远太空的天体与太阳擦肩而过后,会发生一个大偏折,然后再潇洒地飞向无垠的深空。虽然有些天体飞行轨道的偏心率大,很可能是太阳系内大行星的引力弹弓效应而导致。不过,太阳系内存在的大行星都没这个能力将任何天体的飞行轨道提高到1.2的偏心率。

根据以上两点,基本上可以断定这枚“不速之客”来自太阳系外,这是人类观测到的第一个系外天体。偏心率为0是圆形轨道,介于0和1之间为椭圆轨道(红色),值为1形成抛物线(绿色),大于1则是双曲线(蓝色)。更让人疑惑的是,它的亮度有周期性的变化,每隔7.3小时(一说8.1小时)交替一次。说明它很可能是一个狭长的形状,而且正在太空里不断翻转。狭长的形状?在这之前还没有观察到这样的小行星。

右图为奥陌陌的光度曲线,左图为根据光度曲线推断出它的形态。奥陌陌:不要因为我长得长就说我是飞船狭长的形状实在太“科幻”了,包括科学家在内的很多人都提出,它会不会是外星人派来访问太阳系的宇宙飞船?还有人立马想到科幻作家克拉克的《与拉玛相会》(Rendezvous with Rama),提议用“拉玛”(Rama)来给它命名。

《与拉玛相会》是克拉克1972年的作品,讲述了“2130年外星太空船闯入太阳系,人类派出探险队前去调查”的故事。可惜,科幻终究只是科幻,现实中人类还没有手段前去第一线探测这颗系外天体。最终,由于此天体是在夏威夷的天文台发现的,发现者还是用夏威夷当地的土语命名它为Oumuamua,意为“第一位来自远方的使者”,译为中文是“奥陌陌”。

现在我们已经知道,奥陌陌很可能于60万年前从织女星出发,来到我们这里。它也可能是一颗宇宙中的“流浪者”,来自更加遥远的深空,只是在60万年前掠过织女星而已。不得不说,在浩瀚宇宙中,人类还是个“婴儿”。我们没有能力在太阳系内安插各种“摄像头”,布下“天网计划”,不错过任何漏网之鱼。当我们发现奥陌陌的时候,它早已过了近日点,与我们渐行渐远,开始下一站旅程了。

当科学家们通过持续观测研究奥陌陌的轨道时,又发现了它更加神秘的地方。奥陌陌是光帆飞船?真的吗,我不信2018年6月27日,天文学家们发现了奥陌陌的异常轨迹——它竟然在悄然加速。看来,要么是它自身有动力,要么是受到了额外的力。确实,一些彗星可能表现出这样的现象,在被太阳照射后,彗星会喷射出一些气体,在一定程度上改变路径,这被称为彗星的“火箭效应”。

但是我们前面已经提到过了:奥陌陌没有“尾巴”,不是彗星啊!一时间,奥陌陌是外星飞船的猜测又喧嚣一时。在这其中,最具代表性的意见来自于哈佛大学天文系主任阿维·勒布(Avi Loeb)。他甚至写了一本书《外星人:超越地球的智能生命的第一个迹象》(Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth)来宣扬自己的观点。

在这本已于今年出版的书中,阿维·勒布坚持认为,奥陌陌是一个智慧生命创造出的天外来客,即使大多数同行都对他的想法嗤之以鼻。阿维·勒布认为,既然奥陌陌不是如同彗星一样通过喷气来加速,那只有假设它是一个“光帆飞船”。按照阿维·勒布的想法,只有假设奥陌陌是一个不到1毫米的扁片,这样它才会具有非常大的面积质量比,太阳的光压会帮助它“加速”。

他这样介绍自己的理论:“在不诉诸某种无法察觉的喷气情况下,理解奥陌陌奇异加速度的唯一方法是,假设该物体是由太阳辐射推动的——本质上是光子从其表面弹起。而且,只有极低的密度和相对较大的表面积,它才能被太阳辐射推动,这是唯一的方法,那就是它非常薄(不到1毫米厚)。这样的物体将起帆的作用-由光而不是风驱动。自然界不会产生这样的帆,只有智慧生命才会制造。因此,奥陌陌必须是由地外智慧生命设计、建造和发射的。

”大部分天文工作者都认为阿维·勒布得出这一结论过于浮躁了。其实,他已经是“惯犯”了,阿维·勒布似乎是“光帆”理论的代言人,总是在不同场合用“光帆”来解释一些天文学现象。尤其是近年来,包括俄罗斯亿万富翁乌里·米尔纳(Uri Milner)在内的一些大亨找他设计第一艘人类的宇宙飞船,因此,他在这种星辰大海之类的话题里发声也越来越多,而且总是语不惊人死不休。

所以,虽然他位高权重,但其言论只能作为一家之言。科学讲究实证,可惜的是,我们已经无法追上奥陌陌了,我们无法登陆奥陌陌,与它进行一番亲密接触,好好观察它究竟是什么样。彗星也好,岩石小行星也好,“光帆”也好,都只是我们对于奥陌陌的猜想。在科学上,猜想并非不切实际的幻想,只要符合事实,就可以值得我们信赖。

2021年3月17日,亚利桑那大学的几位研究者提出了一种新的假说:奥陌陌实际上是一颗“系外矮行星”(Exo-Pluto)的一部分。冥王星(Pluto)就是一颗最典型的矮行星,在柯伊伯带(太阳系在海王星轨道之外的寒冷区域,有时被称为太阳系的第一地带)还可能分布着数以千计的类似冥王星的矮行星,它们的表面被固态氮覆盖着。

同理可得,在其他恒星的周围,一定也在较远处分布着这样的“系外矮行星”,当它们遭受撞击时,有可能会被撞出一块固态氮表面的碎片。经过漫长的天文时期,一些固态氮挥发后,这个碎片会变得扁平,直至最终变成现在比较接近薄盘的形状。冥王星表面由超过98%的氮冰,微量的甲烷和一氧化碳组成。

当奥陌陌钻进太阳系后,在太阳的照射下,固态氮又会发生轻微的挥发,虽然不会像彗星一样看到一条清晰的“彗尾”,但也足够让它产生一个“火箭效应”,使其加速。亚利桑那大学的科学家们经过计算,发现一个薄盘形态的奥陌陌足以产生观测到的加速效果。他们非常兴奋:“这是激动人心的时刻,我们意识到,一块固态氮比人们想象的要反射得多,这使得较小的矮行星碎片会比彗星的火箭效应更强,会使奥陌陌受到更大的推动。

”目前,“氮冰”假说最受科学界接受。但是不是就可以完全否定“外星人假说”了呢?倒也未必。我们期待天文学家们进一步的发现。反倒是在奥陌陌之后,我们又陆续发现了一些来自太阳系外的不速之客,比如系外彗星——鲍里索夫(2I/Borisov)。随着人类观测能力的提升,我们越发认识到,我们的宇宙并不如想象中那么冷清,这是危?还是机?一切,可能得交由时间来回答了。

正如航海家们不会因为近海的暗礁而停止远航,我们也不会因为一时的迷惑而停止探索的脚步,要知道,我们的征途永远是星辰大海。

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