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“不明天体”奥陌陌:我是谁,我要到哪里去?

2020-06-13○程

农村青少年科学探究 2020年3期
关键词:冰冻彗星星际

○程 醉

2017 年10 月,泛星计划中的全景巡天望远镜发现了一位“不速之客”,它距离地球0.2个天文单位(约3000 万千米),正以26 千米每秒左右的速度从天琴座方向冲进太阳系。随后,国际天文联合会将它命名为“1I/ʻOumuamua”。“1I”中的字母I代表它是星际天体,1表示它是此类天体中的第一个。“ʻOumuamua”中文音译为“奥陌陌”。

太阳系里的一切天体都是以太阳为中心绕行。太阳牵引着各行星促使它们以近乎于圆形的轨道绕行,而彗星等较小天体的轨道则一般呈巨大的椭圆型。然而“奥陌陌”显示的轨道数据却大不一样。它的轨道是开放而非密闭形的,这说明它一定来自于太阳系之外,从恒星际空间远道而来。

这是天文学历史上一次破天荒的发现。“奥陌陌”也因此一夜成名,成为了人类观测到的第一颗造访太阳系的星际天体。但要观察它,天文学家们还必须跟时间赛跑。因为根据测算,人们只有两到三个星期的时间能够看到它,之后它就会消失在地球望远镜的视野之外。

在“奥陌陌”之前人类从未见过其他星系的物体来到我们这里。它是什么样的形状?哪一种颜色?是由什么物质构成?又是如何形成的?……我们一无所知。

那么,我们首先要面对的问题就是:“奥陌陌”到底是什么?

众所周知,在太阳系形成之初,有大量的彗星和小行星被重力抛射出去。或许,在其他星系也存在类似的情况。因此,这两种经常在星系形成时产生的太空残骸成为头号“嫌疑人”。

然而,要想研究它也并非易事。由于距离太远,地球上现有的望远镜都无法直接看出“奥陌陌”的形状和大小。科学家只能通过研究“奥陌陌”影响了多少反射到地球上的光来分析和判断。利用“奥陌陌”不同时间的光变曲线,我们得知它的长度大约是200 米~400 米,长宽比大约是6 比1,在太阳系中做翻滚运动。

“奥陌陌”不但移动方式与众不同,它那类似“雪茄”型的样子也让人觉得匪夷所思。那么,它究竟是被其他星系“扔”出来的彗星还是小行星,亦或是其他什么物体呢?

太阳系生成的时候,浓厚的物质云会环绕着新生的恒星,云里的小行星互相撞击并产生碎片。但身处新生太阳系的大漩涡里,它们存在不了多久。经过无数次的撞击之后,只有极少数的小型碎片得以留存,能进入恒星际空间的更是凤毛麟角。不过,仍然可能有大小和形状都类似于“奥陌陌”这样的小行星能够从太阳系中冲出去。

然而,就在科学家们也无法百分之百确定“奥陌陌”就是一颗小行星的时候,又有证据显示,它有可能是一颗冰冻彗星。

当太阳系形成的时候,会有更多的彗星被抛射出去,之后完全远离整个行星系。冰冻彗星由冰冻物质和尘埃的凝结物构成,它们在太阳系的远端形成。特殊的位置可以使它们更容易脱离太阳系,从而进入恒星际空间。因此,这类彗星的数量要远远大于小行星的数量。

但是,冰冻彗星能不能形成“奥陌陌”这样瘦长的形状呢?

从理论上说,彗星并没有特定的形状。迄今为止,科学家们真正近距离见过的彗星全都长得不一样。而“奥陌陌”是星际访客,它在恒星之间游弋了数百万甚至数千万年。所以,它肯定和我们太阳系里的天体会有很大的不同。特别是“奥陌陌”刚诞生时的样子,可能和我们现在观察到的大不一样。

如果“奥陌陌”真的是冰冻彗星,并且在恒星际空间的旅途中遭遇到各种撞击、侵蚀,那它完全有可能大幅度改变它的模样。有科学家认为,“奥陌陌”刚开始的时候可能是团状彗星,经过各种星尘、微星际石的摩擦、撞击之后,上层的冰河岩石凝聚物被逐渐磨去。如此不断重复,经过数百万年后团块越来越小,它也变得越来越细,最终形成了现在的“雪茄”状。

不过,科学家们仍然需要直接的证据才能证明“奥陌陌”是一颗彗星。

如果是一个冰冻彗星飞过来,它的活动方式应该和彗星一样。当近距离观察时,能够看到它的表面一层层地剥离,并且还应该能够看到彗尾。当彗星接近太阳等恒星的时候,超高的温度会让它上面的冰挥发成为气体,并因此形成气尘云、彗发或者是彗尾。然而,在大型望远镜拍的照片上,“奥陌陌”看起来就是一个点,并没有彗星应该有的特征。

“奥陌陌”既没有彗星的特征,又不像是小行星。那么,它到底是什么呢?

就在两种最有可能的解释都让人感到破绽百出的时候,有些科学家不得不开始考虑第三种惊人的可能。那就是“奥陌陌”形状如此瘦长,可能因为它其实是一艘外星人的太空船。

美国哈佛大学两位天文学家发表的一篇论文提出,“奥陌陌”有可能是“一艘人工制造的光帆飞行器”,这更为此论起到了推波助澜的作用。

或许,正是由于“奥陌陌”如此地与众不同,才让正经的科学家也开始产生了疯狂的想法。不过,确实有证据支持他们的这一观点。众所周知,寻常的小天体会严格遵循经典力学定律,因此我们能非常准确地计算它的运行轨迹。而这两位学者使用哈勃太空望远镜对“奥陌陌”进行了细致的定位观测,结果发现“奥陌陌”的轨迹需要加入一个相当大的非引力项才能解释。

同时,“奥陌陌”经过的太阳系区域尤其不同寻常。科学家们算出了它穿越太阳系的弧形轨迹,发现它会经过火星和地球之间。这一区域被天文学家称之为“适居区”,也就是太阳系中唯一一处可能让“奥陌陌”接触到智慧生命体的地方。

与此同时,“奥陌陌”正以时速16万千米向着太阳系边缘飞去,用不了多久,即便是地球上最强大的望远镜也看不到它了。那么,“奥陌陌”究竟是小行星、彗星还是外星飞船呢?

科学家们结合取自各种不同望远镜的影像资料,再经过仔细分析研判之后,终于确定了“奥陌陌”的颜色。

照片中的“奥陌陌”只是一团模糊不清的光,但科学家注意到其中有红色的光影。科学家利用这个光影来对比太阳系中其他天体的颜色,发现它的暗红色与彗星极其相似。天文学家观测过很多冰冻彗星,它们都有着相同的红色。

暗红色显示“奥陌陌”可能是一个冰冻物体,最新的数据也显示它在经过太阳时会突然加速。太阳产生的高温让少量的冰蒸发,并喷发到太空中去。这些喷射的气体就好像小型火箭推进器,让“奥陌陌”突然间加快速度。

由此,科学家们断定“奥陌陌”是一颗彗星,但不同于我们常见的彗星。我们知道,彗星是指进入太阳系内、亮度和形状会随日距变化而变化的绕日运动的天体,它分为彗核、彗发、彗尾三部分。那么,“奥陌陌”在通过太阳时为何没有形成彗尾呢?

科学实验证实,大多数冰冻彗星表面的红色外壳是由被恒星辐射过的冰所形成的。“奥陌陌”在恒星际空间数千万年的旅行更加速了它的这层红壳的形成。因为在星际空间里没有太阳磁场的保护,“奥陌陌”完全暴露在强烈的星际辐射之中。当它通过恒星际空间时,宇宙射线不断撞击它的表面,同时将其外层的冰转化为一层红色黏稠状的物质。

经过数千万年,这些物质逐渐长成了厚达半米左右的壳。这层红壳保护“奥陌陌”的冰核心不受恒星热量的影响,防止其蒸发为气体。这也就是“奥陌陌”在经过太阳附近时没有形成明显彗尾的原因。

如今,“奥陌陌”已经远离了我们的视线,但凭借收集到的资料,科学家们给我们绘制了一幅关于它的想象图:“奥陌陌”在形成之初,是一个冰冻彗星,随后被抛离其产生的恒星系,进入星际空间;数百万年以来,星尘和微星际石磨光了它的表面,也造成了它瘦长的形状;宇宙射线在其表面形成了一层厚厚的红色壳子,包裹住其内的冰核心,使其得以安全经过太阳,然后逐渐远离我们而去,再次进入恒星际空间。

“奥陌陌”是人类首次发现的星际访客,但在它身上仍然有许多没有解开的谜团。现在“奥陌陌”已经遥不可及,要想知道谜底,我们只能等待下一个“奥陌陌”的到来。

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