星际彗星“奥陌陌”有一个奇怪的加速度

“奥陌陌”是一颗释气星际彗星吗？

“奥陌陌”是一颗有着奇怪加速度的星际访客。研究人员认为，它不寻常的运动轨迹可能是源自表面的气体喷发——彗星的一个已知特征。图片来自NASA / ESA和STScI的Joseph Olmsted和Frank Summers

2017年，一个被命名为“奥陌陌”的天体成为我们太阳系第一个被人类观测到的星际访客。这块长方形的太空岩石的移动轨迹超出了科学家对彗星或小行星的理解，它奇怪的加速度引发了许多关于“奥陌陌”可能是什么的猜测，有一些人甚至认为它可能是一艘外星飞船。2023 年 3 月 22 日，加州大学伯克利分校和康奈尔大学的研究人员表示，他们现在对“奥陌陌”及其奇怪的行为有了更简单的解释，他们说这是一颗来自另一个太阳系的彗星，当它经过我们的太阳时，由于彗星的温度被加热到足够高，它可以从氢气的喷流中获得推动力。

加州大学伯克利分校的詹妮弗·伯格纳和康奈尔大学的达里尔·塞利格曼撰写了一项同行评审的研究，并于 2023 年 3 月 22 日发表在《自然》杂志上。

奇怪的“奥陌陌”

“奥陌陌”让天文学家感到困惑的原因有两个：一、它是第一个已知的星际访客；二、它很奇怪。它显然不是彗星或小行星，因为它并没有像科学家预期的那样移动。

虽然“奥陌陌”是第一个已知的星际访客，但它已不再是唯一的已知的星际访客。

2019年，天文学家发现了2I/鲍里索夫 ，这也是一颗来自另一个太阳系的彗星，它飞过了我们的太阳。但鲍里索夫看起来更像是一颗传统的彗星，它有彗发和彗尾。

针对2014年撞击地球的那颗流星的分析表明，它也是来自于另一个太阳系的访客。阿维·勒布（Avi Loeb）和他在哈佛的团队正在实施一项名为“伽利略”的计划——他们计划于2023年夏天，在太平洋水下寻找这颗流星。

“奥陌陌”因其物理特征和运动轨迹而难以被分类。它的形状介于煎饼和雪茄之间、它没有彗发或彗尾、它比传统彗星小得多。

尽管如此，与标准解释更加相悖的是“奥陌陌”加速远离太阳的方式。许多理论试图解释这种加速。加州大学伯克利分校和康奈尔大学的研究人员声称，他们的最新理论得出了正确的结论。

释气加速

研究人员说，“奥陌陌”之所以会受到释气的推动，是因为它的体积太小了。我们所知道的太阳系中的所有彗星直径均在0.5英里至数百英里（1公里至数百公里）之间，而“奥陌陌”最宽处约为377英尺（115米）。

研究人员伯格纳解释说：“对于几公里宽的彗星来说，释气大部分来自相对于较薄的外壳处，因此无论释气的组成成分是什么，抑或是释气作用在彗星飞行的加速度方面，你都不能期望它会产生推动力效果。但是因为‘奥陌陌’太小了，所以它的释气实际上产生了足够的推力来驱动自身飞行的加速度。”

詹妮弗·伯格纳（Jennifer Bergner）研究了“奥陌陌”加速远离太阳的原因。图片来自加州大学伯克利分校。

释气的来源

当天文学家在2017年观测到“奥陌陌”时，他们没有看到彗发、脱气分子或尘埃。此外，他们通过计算太阳能作用到“奥陌陌”上的能量，无法得出与观测相一致的结论。伴随着“奥陌陌”从太阳获得巨大的能量——唯一能够提供足够的非重力推动力，且能够匹配观察到的加速度——是高挥发性气体的作用，例如，氢（H2）。

研究人员塞利格曼：“我们从未在太阳系中见过没有尘埃彗发的彗星。所以，非引力加速度真的很奇怪。”

那么，如果“奥陌陌”是一颗来自星际空间的彗星（即使没有可见的彗发或彗尾），它是否有可能通过释放自身储存的氢气来提供飞离太阳的加速度？

研究人员伯格纳认为：“穿过星际介质的彗星被宇宙辐射加热，结果形成氢。我们的想法是：‘奥陌陌’是否能把氢困在体内，这样当它进入太阳系并升温时，就会释放出氢气？这是否就能解释它产生了非引力加速度的推力的原因？”

阿维·勒布回应

哈佛大学天文学家阿维·勒布（Avi Loeb）一直是提出“奥陌陌是一项外星技术”理论的最直言不讳的科学家。本周，在各地媒体的报道中，他很快指出，该篇论文不是最终定论。

他在 2023 年 3 月 22 日告诉《纽约时报》：“这篇新论文的作者声称这是一颗水冰彗星，然而我们没有看到彗尾。这就像说大象是没有条纹的斑马。”

勒布在3月22日给媒体的一篇文章中写道：“总而言之，很高兴看到，自从发现奥陌陌5年多以来，主流天文学家在解释它异常的加速度的问题上，持续维持着很高的热情。这对我们在Vera C. Rubin天文台上寻找下一个‘奥陌陌’——即将进行的时空遗产调查（LSST）项目——是件好事。”

阿维·勒布向EarthSky发送了一篇对新论文的反驳，你可以点击这里阅读。（没有链接）

旧研究引领潮流

伯格纳在1970年代的研究中找到了答案。该研究表明，当冰被高能粒子轰击时，例如星际空间中的宇宙射线，它会产生大量的分子氢（H2），这些分子会被困在冰中。事实上，宇宙射线能够穿透数十米的冰层。这意味着宇宙射线可以将彗星超过1/4的水转化为氢气。

过去的实验表明，当太阳使冰变暖时，它会从无定形结构变为晶体结构。这将迫使氢气以气泡的形式排出。以喷流或扇形喷雾的形式喷射气体，这就足以使“奥陌陌”轨道发生可观测的变化。

伯格纳说：“我们主要的收获是‘奥陌陌’与其他标准星际彗星是一样的。我们针对它运行的模型与我们在太阳系中看到的其他彗星和小行星是一致的。所以，你基本上可以认为‘奥陌陌’是属于看起来像彗星的天体，然后让这个场景起作用。”

“奥陌陌”没有彗发和彗尾怎么办？

塞利格曼解释说：“即使冰基质中有尘埃，阳光也不是在让冰升华，只是对其分子结构进行了重新排列，然后让氢分子（H2）被释放出来。所以，灰尘是不会出来的。”

达里尔·塞利格曼（Darryl Seligman）是这篇新论文的作者之一，该论文解释了“奥陌陌”奇怪的轨道。图片来自康奈尔大学。

塞利格曼继续说道：“珍妮的想法美妙之处在于，这正是星际彗星应该发生的事情。我们有很多看似愚蠢的想法，比如氢冰山和其他疯狂的东西，这些都只是最笼统的解释。”

追捕“奥陌陌”

塞利格曼是最早提出对“奥陌陌”进行追踪研究的人员之一。一个名为Project Lyra的团队目前正在研究最早在2028年发射航天器的可行性，以便在2047年之前到达“奥陌陌”。

EarthSky与塞利格曼进行了交谈，并讨论了探索“奥陌陌”或下一个星际物体的想法。塞利格曼告诉EarthSky： “这是一件非常令人兴奋的事情。我们能够找到足够多类似奥陌陌的星体，它们很接近地球，能够带来太空的信息。”

他说追踪这些来自星际空间的物体的一个巧妙之处在于，它们的速度如此之高，以至于不需要专门撞入它们的轨道，研究人员只需要在它前面放置一个航天器或探测器。“这就像跳到一辆飞驰的汽车前面。”

塞利格曼说，他们要寻找的是具有代表性的星际天体。例如，即使鲍里索夫被认为是“更正常”的星际天体，但实际上与我们太阳系中的彗星也并不那么相似。鲍里索夫的化学成分中含有比大多数太阳系彗星更多的高挥发物质。

这是关于“奥陌陌”的最终的定论吗？

自2017年发现“奥陌陌”以来，科学家们已经发现了另外六颗没有彗发但加速度相似的彗星。科学家称这些天体为暗彗星，并相信它们是常见的。他们可以确定氢（H2）不是这些天体在太阳系运动的最主要加速度来源，但它们的存在让人类发现了更多关于这些奇怪类型天体的信息。

其中一颗暗彗星1998 KY26将很快接受隼鸟2号任务的访问。2018年，该航天器探索了小行星Ryugu。

塞利格曼谈到了所有部分是如何组合在一起的：“珍妮关于‘被困的氢气’的想法绝对是正确的。以前没有人想到过这一点。太阳系中的其他暗彗星与珍妮提出的这个想法，也有一定的证实。水是太阳系彗星最丰富的组成成分，在太阳系外其他星系中可能也是这样的。如果你把一颗富含水的彗星放在奥尔特云中，或者把它放到星际介质中，你有可能会得到带有大量氢分子（H2）的无定形冰。”

未来的观测和奥秘

即将推出的天文观测仪器，如定于2025年运行的Vera C. Rubin天文台（鲁宾天文台），应该会发现更多这样的天体。该团队预计，鲁宾天文台每年可以从一至三颗星际彗星中探测到像奥陌陌这样的星际彗星，甚至更多类似于鲍里索夫的星际彗星。

这些星际访客可以帮助我们更多地了解太阳系以外的星系。当引力相互作用将彗星从其他星系拉扯出来并使它们加速向我们的太阳飞驰时，我们可以瞥见遥远的世界是什么样子。

正如塞利格曼所说：“可以这样认为，是太阳系中的彗星和小行星教会了我们更多关于行星形成的知识，而不是太阳系中的这几颗行星。我认为星际彗星可以告诉我们更多关于太阳系外行星的信息，而不是我们今天试图测量的太阳系外行星。”

塞利格曼还表示，人类用了如此长的时间终于解释了“奥陌陌”奇怪的加速度。通过了解这位星际访客，将帮助人类更多地了解太阳系中暗彗星等物体。这让他感到敬畏。

他说：“这个天体只能被观察大约两周。但它是那个时期最受关注的对象之一。我们花了五年时间，考虑了各种疯狂的理论，直到我们得到了这个最简单的想法来解释它。这个理论还解开了太阳系中其他的我们以前没有解开的天体之谜。”