颗闯入太阳系的系外小天体“奥陌陌”

人类发现的第一个星际物体Omo Mo的起源刚刚揭晓。

中国科学院国家天文台张赟博士和美国加州大学圣克鲁斯分校林超教授的研究论文揭示了星际天体的形成机制和过程。本文提出的新模型表明，Omo Mo可能是原行星系中恒星潮汐作用撕裂抛出的碎片，数值模拟结果首次全面系统地再现了Omo Mo的所有特征。

2017年10月，天文学家发现了一个闯入太阳系的小型外天体，被国际天文学联合会命名为“Omo Mo”。作为人类观测到的第一个星际物体，Omo Mo的到来引起了全世界的关注。同时，Omo Mo的独特性质也引起了学术界对原始星际天体形成和演化机制的重新探讨。Omo长约100米，比例为6: 1至10: 1，远远大于太阳系已知小天体的长短轴比例，形状非常特殊狭长。Omo-Mo在运动过程中旋转很快，旋转轴不固定。

艺术家笔下《陌陌》潮汐泪的形成过程

在Omo被发现之前，现有的行星系理论认为彗星更容易被它原来的行星系甩出去，而且因为彗星比同样大小的小行星更亮，所以大部分可观测到的星际物体应该是彗星。所以天文学家希望通过观测的手段来验证Omo属于彗星的猜想。然而，即使几乎所有的天文望远镜都被使用，人们也没有发现任何向外喷射气体和尘埃的迹象，从而推断出Omo Mo是小行星而不是彗星。但对Omo Mo的轨道数据进行统计研究后发现，只有引入相当大的非引力项，才能合理解释其轨道。彗星向外喷射的行为可以提供这样一种非重力加速度，但似乎无法解释拥有小行星外形的Omo。而太阳光压力引起的非重力加速度只对面积质量比大的物体有效，这就要求Omo Mo有一个异常松散的结构。Omo消失两年后，它的形状和非重力加速度之谜仍未解开。天文学家对它的起源和成为星际天体的过程感到困惑，一些科学家甚至推测奥莫的存在与外星生物有关。

　　左：艺术家描绘的奥陌陌； 　　右：张-林数值模拟得到的奥陌陌左图:艺术家描绘的Omo Mo右:张林数值模拟得到的Omo Mo

“Omo的光谱特性表明，它曾经受到来自原始行星系统中恒星的强烈热辐射，这种特征可以通过近距离飞越恒星来产生。这种亲密的接触可能会让奥莫的母亲被恒星的潮汐作用撕裂，并把奥莫从最初的星系中抛出来，”该论文的第一作者和通讯记者张赟说。“正是这种最普通的性质启发我们去研究星际天体潮汐撕裂理论。”。

通过使用超级计算机对短距离飞越恒星上空的天体的结构和热力学演化进行高分辨率数值模拟研究，他们发现恒星的潮汐力会将天体撕成许多细长的碎片，潮汐作用可以使一些碎片的速度增加到超过恒星的逃逸速度，使其成为星际天体。这些碎片具有翻滚和旋转的特点，长轴与短轴之比大多高于5: 1，有的甚至可以高于10: 1。在潮汐粉碎过程中，这些碎片的表面被炽热的恒星熔化。当远离恒星时，融化的表面被重新凝聚，使得碎片的整体结构具有很强的凝聚力，从而保持了所形成的细长形状的结构稳定性。恒星的热辐射也会加热这些碎片内部，使其体内的挥发性气体大量消耗。

所以它们的光谱性质具有小行星的特征，已经失去了明显的彗星活动。同时，热力学分析表明，一些升华温度较高的挥发性物质在地下几十厘米处也能很好的保存下来。在Omo短暂的太阳系之旅中，这些剩余的水冰可以被太阳的热辐射激活并爆发，提供观察到的非重力加速度。由于潮汐力的强度随着恒星密度的增加而增加，这种潮汐撕裂现象可以发生在致密矮星附近。至于太阳，它的密度比较低，不足以产生这样的现象，所以在太阳系中没有发现像Omo Mo这样的小天体。

近距飞越恒星潮汐撕裂过程短程飞行恒星的潮汐撕裂过程

“像Omo这样的星际天体穿越太阳系，应该不是偶然。从概率上估计，每个太阳系周围的恒星系统平均至少能产生数百亿个类似的星际天体，可以解释Omo入侵太阳系的原因。事件发生的概率。”张赟补充道。通过分析可能的母源和数量分布，他们发现直径几千米的彗星到地球大小的行星，可能是类Omo星际物体在被潮汐撕裂甩出之前的母体，产生的星际物体数量正好可以解释Omo的出现概率。

随着国内外各种巡天望远镜的建设和使用，未来太阳系将会发现更多的星际天体。到那时，我们将对这些物体的性质有更深入的了解，并对星际物体的数量有更准确的评估。Omo Mo国际空科研院联合院长马修·奈特评论说:“在Omo Mo之后，我们不得不彻底改变对星际天体的认识。本研究提出的星际天体的形成机制很好地解释了关于Omo Mo的所有谜团。我们预计未来几年将会发现新的星际天体，看看它们是否具有类似Omo Mo的性质将会非常有趣。如果是这样的话，可能说明这个机制所描述的过程是普遍的。”。

耶鲁大学天文学教授格雷戈里·拉布林(Gregory Labrin)表示，这项研究利用行星系统演化的普遍现象，巧妙地解释了Omo Mo的所有特征，展示了星际物质扩散的高效率，为人类了解行星系统的形成和演化提供了关键线索。由于这些星际物体在被抛出之前反复经过原行星系的可居住带，构成生命的有机物质有可能通过这些天体在恒星之间扩散，为人类探索生命起源之谜提供了新的途径。

北京时间4月13日，国际学术期刊《自然天文学》在网上公布了研究成果。论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41550-020-1065-8