就在前不久,2019年9月13日,人类发现了第二颗造访太阳系的系外天体——2I/Borisov,但其貌不扬的Borisov并未带给人们太多惊喜,因为它不过是一颗类似太阳系原生彗星的系外彗星(或星际彗星),难以吸引大众太多关注的目光。但第二位星际访客的平平长相,却不禁让人联想起2017年发现的首位系外访客——1I/Oumuamua(音译“奥陌陌”)那种独特且诡异的外貌——某种神秘感或许更容易激发人们关于太阳系外广阔世界的遐思。

这些来自太阳系外的星际访客就像一封封从银河系其它陌生天体系统发来的“匿名信”,让人惊叹也让人猜疑,但关于那个“外面的世界”的新鲜信息总是让人兴奋不已的,因为人类的好奇心是宇宙也装不下的……

这里就让我们一起再来回顾一下Oumuamua这位“来自远方的第一个侦察兵”吧。


天文学家们经过这么多年的不懈工作,在我们的太阳系中已经分类并命名了6500颗彗星和超过525000颗小行星,而Oumuamua是其中最诡异的一个,就像它的名字一样。

Oumuamua中文有人音译为"奥陌陌",但是在下文中我会继续用这个可爱的看起来像毛毛虫的英文名字。

2017年这个细长的天体被发现在太阳系里面遛弯,早先被天文学家们认为是彗星或小行星,但来其奇怪的棒状外形使得一些天文爱好者更情愿相信它是外星飞船!如果是科幻片的片头出现这一幕,有谁会不这么猜测呢?

Oumuamua的艺术概念图

Oumuamua是如何被发现的?

2017年10月19日,夏威夷大学天文学研究所的博士后研究员罗伯特·维里克,当时正在夏威夷的毛伊岛使用Pan-STARRS望远镜扫描天空,搜寻近地小行星。这台望远镜可以每小时196000英里的惊人速度扫描天空。

起初他以为自己找到了一颗新的小行星,但在与前一天的图像对比之后,他发现这个天体的轨道好像有点奇怪。在收集了更多的观测结果之后,维里克和他的同事马可·米歇里得出结论,该天体的轨道表明它 来自我们太阳系之外。

天文学家可真不容易,这眼神儿要求太高

位于美国夏威夷哈雷阿卡拉天文台全景调查望远镜和快速响应系统(缩写Pan-STARRS,有两套),由天文相机,望远镜和计算设备组成,可以针对移动或可变的目标进行连续的巡天搜索,并且还可以对检测到的天体进行精确的天体测量和光度测量。该系统在2019年1月进行了第二次Pan-STARRS数据发布,数据量达到惊人的1.6 PB,这是有史以来发布的最大数据量的天文数据。

Pan-STARRS,真是绕口的名称

几十年来,天文学家一直在寻找这样的"系外来客"。而最令天文学者们激动的是,他们从未观察到太阳系外的星际天体在地球的附近掠过。

怎么取了这么一个怪名字?

这个系外来客的正式编号被定为1I/2017 U1( " 1"指第一个, " I"指来自星系间),但发现者韦里克觉着应该给它取一个有夏威夷风味的名字,于是联系了夏威夷大学的夏威夷研究组。在告知了原委后,对方提出了Oumuamua这个名字,其意为"来自远方的第一个侦察兵",发音用中文标注我个人认为比较准确的应该是"奥-目瓦-目瓦"(我听了这个名字的发音音频)。

Oumuamua有什么独特之处?长什么样?

——用发现者的描述来说,Oumuamua就像是"漂浮在太空中的雪茄"。

Oumuamua距离地球太远,当然另一方面尺寸也不大,只有400米左右,所以就算用最大的望远镜看起来也不过是一个点。但是,它反射的光呈现一种明暗交替的规律。

在Oumuamua被发现后,包括欧洲南方天文台在智利的超大型望远镜在内的世界各地的望远镜立即采取了行动,协同对其轨道、亮度和颜色等参数进行了测量,因为它正飞速地远离我们——实际上最后它只在研究者们的视野中带了几周的时间。

由夏威夷天文学研究所的Karen Meech领导的一组天文学家使用了欧洲南方天文台的望远镜经由四种不同滤镜拍摄的图像,与世界各地其他大型望远镜得到的观测图像相结合之后分析,发现 Oumuamua的亮度居然有10倍的明暗变化差距,而且每7.3小时绕轴旋转一次,且太阳系中没有已知的小行星或彗星的亮度变化如此之大。

亮度异常大的变化意味着物体被高度拉长,迄今为止,天文学家门看到过的最细长的物体的长度也不超过其宽度的三倍。而Oumuamua长度与宽度之比如此之大,据估算,其长度大约是宽度的10倍,说成是一根“雪茄”或者更现实一点“柱子”完全合理。

Oumuamua牌宇宙大腊肠

观测证据强烈暗示了Oumuamua的形状就是长条形的,并且随着轨道运动其自身也在滚动(“自转"这个术语放在这里似乎变得有些不恰当了)。但这个形状实在是太诡异了——这样的“体型”怎么能够在太空中闲庭信步呢?这样“身材”是如何打造出来的呢?人类的脑洞再一次被激活,有说像“雪茄”的,也有说像“腊肠”的,还有的就干脆说像“外星人的宇宙飞船”……

虽然网上关于Oumuamua的模拟图很多,许多还是3D动图,其实天文学家并不知道它具体长什么样子,但有证据表明其表面呈现出一种诡异的红色。

Oumuamua的3D动效

今年10月,名为2I/Borisov的第二位星际来客(I2表示第二颗星际天体)终于被人类“逮到”,但这位访客看起来就像是"家常的"彗星,浑身上下展现出跟太阳系内的"土著"彗星类似的外观,一身“土”气?

星际闰土博里索夫

天文学家可不在乎——来着不拒啊,他们连续两个晚上用西班牙加那利群岛的William Herschel望远镜和夏威夷的Gemini North望远镜跟踪观测了2I / Borisov。得到的图像表明,如同我们太阳系的原生彗星一样,2I / Borisov的核心被气体晕圈所笼罩,后面拖着微弱的气体和尘埃流(慧尾)。但正是因为这个第二个系外来客的“大众脸”,反衬了Oumuamua的奇怪和独特。

迄今为止发现的两位星际访客的对比

上图中:

·首位已知的星际来客:Oumuamua似乎是一块裸露的太空岩石(左中,是那个点,不是那个条状物)

·第二位星际来客:2I / Borisov(右中)具有彗星的通常特征:它隐藏在蒸发的气体光晕中间,有气体尾流尾随。

下面我们来看一下这两位星际来客的参数比较:

Oumuamua的成分?

根据颜色来判断,Oumuamua也很可能跟某些由岩石和冰块构成的彗星类似,但目前学者们都还无法确定。但研究者们继续追踪后发现,Oumuamua在经过太阳后运动速度有所增加,这非常像是被冻结的物质受热蒸发向外喷射造成的推动力,这似乎透露了其彗星的身份。但是NASA的斯必泽(Spitzer)太空望远镜的观测结果表明,Oumuamua并没有像彗星一样的气体或尘埃尾巴或光环,这又让它的"身份"变得越加扑朔迷离。研究者们一方面必须解释Oumuamua的加速现象,而另一方面又要解释它并没有像彗星那样喷出物质并拖出一条慧尾,它到底是不是彗星?如果不是,又到底是什么质地的呢?

也有研究者提出它可能与我们所知的一般彗星不同,因为Oumuamua诞生于另一个恒星系统,那里的环境或许与太阳系有很多不同。此外,Oumuamua在漫长的深空旅程中很可能受到了大量辐射和尘土的轰击,这可能使得其表面形成了一层由星际尘埃物质构成的坚硬壳体,从而将其内部大部极冻为固体的气体物质包裹在内(当然应该也包含有其它杂质),而且即为漫长和遥远的旅程也可能正是造成其长条外形的原因(如果你以恰当的方式旋转一个椭圆的面团,它就可能被拉长成为更长的长条)。

研究者发现Oumuamua的表面是红色的,这类似于太阳系外的物体,并确认它的表面是坚固紧实的,其周围一点灰尘都看不到,这种情况又类似高密度的小行星。这也是非常诡异的。

上述这些情况综合表明,Oumuamua是致密的,可能由岩石和金属共同组成,似乎不含水或冰,而其表面由于数亿年的宇宙射线辐照而呈现出那种诡异的红色(辐射红?)。

Oumuamua从哪里来?到哪里去?

在Oumuamua突然进入地球人的视野之后,地球上的几座大型的地面望远镜就开始持续追踪这个飞速远离的天体。NASA的两台空间望远镜(哈勃和斯皮策)通过观测计算出当时其相对于太阳的行进速度大约是每秒38.3公里,并计算出它最终将于太阳黄道面上方约20度的角度离开太阳系。

Oumuamua的运动轨迹

Oumuamua的太阳系旅程中几个重要的站点如下:

· 在2017年10月14日飞越近地点

· 在2017年10月19日被地球人发现

· 在2017年11月1日左右穿过火星轨道

· 在2018年5月穿过木星轨道,

· 在2019年1月越过土星轨道,并结束对太阳系的"观光",继续流浪。

Oumuamua的运动轨迹动图

观测结果表明,Oumuamua来自天琴座(意思是从以太阳系为中心的天球的那个天区的方位来),现在正飞向天马座,但这个不寻常的天体在它偶然与我们的恒星系统相遇之前,可能已经在银河系中流浪了数亿年,其运动轨迹明显地与太阳系附近的任何一颗恒星都不匹配。但是通过回溯其运动,一个天文学家团队确定了Oumuamua大约在一百万年前曾靠近一颗名为HIP 3757 的小红矮星,这暗示这颗红矮星可能是它的"家"。

太阳的重力会减缓Oumuamua的速度,但不足以将其捕获,它最终将稳定在26.33 km/s的速度离开我们的太阳系,并继续在银河系的星际间流浪,直到某一天撞上某个天体或者被某个天体系统所捕获。当然它在这个流浪的过程中其外形会缓慢地变化。

天文学家估计,类似于Oumuamua的星际天体穿过内太阳系的情况大约每年发生一次,但是它们默默地来悄悄地去,来去匆匆,很难被发现。只有诸如Pan-STARRS1之类的巡天望远镜才具备发现它们的能力。

天文学家如何知道一个天体是来自太阳系外?

说到这里,你一定很奇怪为什么天文学家如何断定一个天体是来自太阳系外而不是太阳系内?

这里简单解释一下:

先通俗地快速解释下逃逸速度的概念:逃逸速度是可以使物体向重力反方向抛出而不会再回落的那个速度。也就是说向天上扔一个东西如果扔得太快,那个东西就不再落回到地面上了,那就说明你扔的那个速度超过了逃逸速度。

· 第一宇宙速度是绕地球做圆周运动所需要的速度,大约是7.9千米/秒附近(视轨道高度有一定上修);

· 第二宇宙速度是逃逸地球需要的速度,大约是11.2千米/秒;

· 第三宇宙速度是逃逸太阳引力所需要的速度,大约是16.7千米/秒。

宇宙速度

如果一个天体的速度超过了第三宇宙速度,那必然在太阳系是呆不住的,如果它以这样的速度出现在我们的视野,基本上可以断定此物大几率来自太阳系外,再结合轨道判断,就可以最终确认此天体为系外来客。

Oumuamua可能是外星人的飞船吗?

哈佛大学的天文学家阿维·勒布通过一篇科学论文大力推动了这一颇具科幻意味的想法(这种猜测居然也能写成论文?),该论文认为,Oumuamua奇特的形状和令人惊讶的加速行为表明,它可能是由外星人制造的光帆推动的飞行器。(光帆是一种由阳光驱动的动力装置)。当然写论文的这位大神并没有直接说Oumuamua就是外星人的飞船,只是指出科学家应该考虑这种可能性。估计这论文没法通过同行审议吧!通过科幻迷审议是完全有可能的。:)

——不过,这已经超越了天文学的探讨范围了不是?还能不能正经地讨论天文学了?

Oumuamua会不会是这样的外形飞船的残骸呢?让人浮想联翩

Oumuamua飞船?

结语

Oumuamua和Borisov这两位应该不会是被人类看到的唯一的星际来客,未来我们可能会遇到更奇特的星际天体游览我们的太阳系,或许人类还会抓住机会发射宇航器登录这样的天体取回样本,某些关于太阳系外的信息很可能会逐步揭晓(不过得发挥点狄仁杰或者福尔摩斯的那种探案精神),但是谁能保证剧情不会像《异形》里面描绘的那样发展呢?我又细思极恐了——一个冷战,就此打住。

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