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系外天体来访有多难 这颗新晋彗星给你线索

文章来源:科技日报 唐婷    发布时间:2018-08-02  【字号:      】

  进入八月,人们对一颗名为泛星C/2017 S3的彗星充满期待。

  据估算,这颗目前亮度略低于肉眼极限的彗星将于8月中旬达到近日点,亮度将增加3倍。

  吸引人们注意力的彗星不只是泛星C/2017 S3,还有新加入彗星大家族的“奥陌陌”(Oumuamua)。英国科学家近日在《自然》发表论文称,“奥陌陌”并非来自太阳系外的星际访客,而是一颗彗星。

  事实上,“奥陌陌”自从现身起,就成为了天文界的热点话题。围绕它的身份,科学家们一直争论不休。起初它被认为是彗星,之后被判断为小行星,后来成为首个“星际天体”,但最后又回到原点。

  那么,如何判断小天体是星际访客还是彗星?为何很少有星际访客进入太阳系?它又有什么研究价值?

  倾角大或是被大天体“拧”了一把

  看到最新研究认为“奥陌陌”是一颗彗星,而并非系外来客时,AG线上开户 国家天文台研究员平劲松并不意外。

  在“奥陌陌”被发现之初,一些专业的天文学研究机构并没有急于提出它来自系外的猜测,只是认为难以区分它到底是系内的小天体行星还是彗星。平劲松认为这一判断是科学严谨的,而此后有科学家猜测它可能来自系外则有些天方夜谭的味道了。

  之所以猜测“奥陌陌”来自系外,科学家们主要基于两点理由 :一是,它的倾角太大,几乎垂直于黄道面;二是,据推算它的运行轨道是个有来无回的“高能”双曲线,不受太阳系束缚。通常来说,系内小行星或彗星多在黄道面运行,倾角一般小于五十度,运行轨道多为椭圆或抛物线形式。

  如果不是来自系外,“奥陌陌”如此高的倾角是怎么产生的?平劲松认为,较为合理的解释是,小天体在飞掠木星、土星等大天体时,一旦两者距离很近,受大天体影响,小天体的运行轨道会发生扭曲,其飞行速度和方向被改变,倾角也随之发生变化。

  “形象一点说,就是被大天体‘拧’了一下。如果一次改动的幅度有限,多‘拧’两次也许就到了近90度。当然也可能小天体本身有着接近五六十度的大倾角,一次就被改到位。”平劲松说道。

  事实上,小天体飞掠大天体时,飞行速度、方向被改变的案例时有发生。人们还会利用这一特性,让受控的人造天体靠近大天体运行来实现借力飞行。比如,美国1990年发射的太阳探测器尤利西斯,就是先被发射到木星附近。借助木星的力量,尤利西斯的轨道从黄道面被“拧”了30多度角,然后它再到达指定位置。

  平劲松还指出,当时观测到“奥陌陌”距离太阳约3000万公里,相当于水星到太阳的距离,运行速度约25公里/秒,以这样的位置和速度来看,“奥陌陌”难以跑出太阳系。“相比水星,在距离太阳更远的地球上,如果想发射一个跑出太阳系的探测器,它的速度要在每秒40多公里以上。越靠近太阳,速度要求越高。因此,从轨道上推测‘奥陌陌’来自系外也难以成立。”

  据报道,“奥陌陌”在2017年的9月9日达到了近日点,以大约每秒40公里的速度离开太阳。平劲松认为,这一速度依然飞不出太阳系。

  到访太阳系路途不平坦

  在广袤的宇宙里,人们一直渴望将探索的脚步走得更远,同时也热切期待着发现来自外星系的访客。

  数十年来,天文学家认为,星际访客从理论上而言是存在的,但令人困扰的是一直未能找到它们的蛛丝马迹。直到“奥陌陌”的现身,让天文界为之沸腾。甚至有人猜测,它可能是来自系外文明的“先遣部队”。

  尽管最新的研究认为,“奥陌陌”并非系外来客。但我们不妨大胆假设一下,如果真的有系外来客进入太阳系,它来访的路径会是怎么样的?

  对此,平劲松介绍道,系外天体来到太阳系主要有两种可能的方式。一种是两个星系垂直相撞,星系外缘的恒星轨道交织在一起,恒星所带的行星系统就可能在两个星系里“串门”。星系相撞的现象曾被天文望远镜观测到过。

  另外一个可能是,上一代恒星在生命末期发生爆炸后,它的质量损失很大,引力不足以把周围的行星吸引住,同时爆炸产生的力量不足以改变行星运行状态。脱离了原系统的行星,会按照惯性定律,以爆炸前的既有速度跑到下一代恒星系统里。“这里其实暗含一种假设,即太阳并非第一代恒星。”

  在平劲松看来,相比星系相撞,星际旅客来自上一代恒星系统的可能性要更大一些。但即使如此,想跑进下一代恒星系统也并非是件容易的事情,对行星的运行速度提出了很高的要求。

  研究彗星或更具现实意义

  为什么说“奥陌陌”是一颗彗星?在本文开头提到的论文中,欧洲空间局SSA-NEO协调中心的研究人员马科·米切利及同事分析认为,“奥陌陌”加速离开太阳系的动力在本质上是非引力的。

  这种运动与彗星行为一致——彗星受自身释放的气体驱动。该研究团队通过建模还排除了非引力运动的其他可能的解释,包括太阳辐射压力,与太阳风的磁场相互作用。

  在分析系外天体造访太阳系的可能性时,平劲松认为,这一事件的概率非常低,尽管理论上有可能性,科学家也不能因为对它的过高期望而误导了研究的逻辑。

  恒星死亡时大多会产生超新星爆发。在太阳系附近发生的超新星爆炸事件就非常少。星云是超新星爆炸后的产物,目前离太阳系最近的星云——蟹状星云也距离地球6500光年。

  “如此遥远的距离里,全靠自然的力量,飘过来一颗行星的概率,可能还不如发现UFO的概率高。”平劲松指出,相比较探寻系外天体,主流学界更愿意把资源和精力投入到对彗星的研究上。

  彗星是如何产生的,一直是天文学家迫切想弄清的一大谜团。尤为重要的是,含有很多气体和挥发成分的彗星,与生命的起源可能有着重要的联系。有学者推测,在地球形成早期,太阳系边缘的彗星将水和有机物质带到了地球上,这可能是地球上的生命之源。

  “而即使捕捉到来访的系外行星,更多的也只是研究系外行星的岩石构成和系内的有什么不一样。”平劲松认为,按照恒星系统演化理论来看,两种岩石可能没什么不同,而彗星研究对于揭示生命起源有着重要意义。




(责任编辑:侯茜)

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