
奥陌陌是破碎的“超级地球”的残骸吗?
奥陌陌(‘Oumuamua)是一个在2017年与咱们的太阳擦身而过的天外来物。近期的核算机模型显现,奥陌陌很或许是在与它的宿主星近间隔触摸时构成的。“奥陌陌有或许诞生于一个碎屑盘,乃至是一个分裂的超级地球(super-Earth)。”研讨人员说道。
中国科学院张院士与林院士通过模仿潮汐分裂情形创作出的类奥陌陌物体示意图。
图片来自:中国科学院国家地理台(NAOC)/Y. Zhang/加利福尼亚大学圣克鲁兹分校(UCSC);布景:(欧洲南边地理台)ESO/M. Kornmesser
地理学家们之前就有所猜想,诞生于太阳系外的天体每年会穿过地球轨迹。2017年,夏威夷一名地理学家发现了首个这样的天外来物。世界地理联合会(IAU)将它命名为”1I/'Oumuamua(奥陌陌)”,其间“1I”代表它是榜首个星际天体(first interstellar),“Oumuamua”则是夏威夷语中“首位远方使者”(a messenger from afar arriving first)。
世界各地的地理学家只要短短几个月的时刻来研讨这个物体。当奥陌陌榜初次被发现时,它现已与太阳擦肩而过,预备溜之大吉了。
地理学家们发现这个物体十分枯燥(不像彗星相同多冰),而且细长得出奇。它是怎样构成的?又从哪里来?现在,通过核算机模型,好像可以回答这样一些问题了:奥陌陌与它的母恒星近间隔邂逅后飞向了咱们,所以,奥陌陌或许是某个分裂的系外天体的碎片。
这项研讨在2020年4月发表于同行评定期刊《天然地理学》(Nature Astronomy)
榜首作者是来自中国科学院国家地理台的张云。他和来自加州大学圣克鲁兹分校(UC Santa Cruz)的道格拉斯·林(Douglas N. C. Lin)使用核算机模仿技能,展现了奥陌陌这样的天体是怎么像地球上的海洋相同在潮汐力的效果下构成的。林陈说道:
咱们发现,当母体与宿主星近间隔触摸时,像奥陌陌这样的星际天体可以终究靠许多潮汐碎片发作,并随后被抛射进星际空间。
艺术家概念中的雪茄状奥陌陌:这个初次为人所知的星际访问者
图画由欧洲南边地理台和K. Meech等人供给
2017年9月,奥陌陌经由离太阳最近的当地。而在一个月后,地理学家在夏威夷用“泛星方案”望远镜(the Pan-STARRS1 telescope)发现了它。奥陌陌细长的形状和进出太阳系的途径让地理学家们乃至想过或许它是一艘外星宇宙飞船(像亚瑟·克拉克经典科幻小说《与拉玛相会》(Rendezvous with Rama)相同)。张云谈论:
这的确是一个奥秘的物体,但有一些痕迹,比方它的色彩和无射电辐射,都指出奥陌陌是一种天然天体。
当然,奥陌陌与以往咱们见过的任何其它天然天体(natural object)都不相同。
地理学家预期榜首个被发现的星际天体是一个冰质天体,比方彗星。
的确,第二个已知的星际天体——21/Borisov,2019年8月初次被发现—便是彗星。这可以了解,因为太阳系的最外层被以为集合着许多彗星。而且,假如太阳系构成的方法会发明这个充溢彗星的奥尔特云(Oort Cloud),那么其它恒星系或许也会如此。奥尔特云中的彗星有时会被抛出其地点的宿主恒星系,即成为星际天体。没有人知道奥尔特云延伸至多远。但不难想象,附近恒星系的奥尔特云很或许会有少许混合。
不过,彗星适当严寒。它们富含挥发性物质——这些元素会快速的从固态升华为气态——当被太阳加热时,就会留下共同的慧尾。21/Borisov的外形的确发作了改变,例如,当它距咱们的恒星最近时。
而奥陌陌看起来十分不同。比方,它的外表看起来很枯燥,挥发物并不丰厚,这表明它更像是岩石而不是冰。张云解说说,地理学家现已核算出必定存在许多像奥陌陌这样的星际天体。他说:
奥陌陌的发现,意味着岩质星际天体的数量比咱们从前以为的要多得多。均匀而言,每个行星系一共可以抛射出约一百万亿个像奥陌陌这样的天体。这阐明,咱们应该设想类似天体生成的遍及形式。
这幅插图是一项研讨,它向咱们展现了潮汐扰动进程或许会导致一些“奥陌陌”状的物体飞离它们原始的恒星体系,终究作为闯入者进入咱们的太阳系。 图片来源于
中国科学院国家地理台(NAOC)/Y. Zhang/加利福尼亚大学圣克鲁兹分校(UCSC);布景:(欧洲南边地理台)ESO/M. Kornmesser
张云和林用高分辨率核算机模仿,企图重现“奥陌陌”这样的天体构成的或许场景。他们重视的是潮汐力,这被以为是遍及进程。咱们都知道,地心引力会引起海潮。一起,咱们,也知道,在潮汐力的效果下,较大物体的引力可以将较小物体撕裂;例如,土星的光环或许便是由分裂的卫星构成的。
他们在声明解说道:
当一个较小的天体十分挨近一个相对大得多的天体时,较大天体的引潮力可以把那个小天体撕成碎片,就像舒梅克-列维9号彗星(comet Shoemaker-Levy 9)挨近木星时发作的状况相同。
他们指出这种潮汐分裂也或许把一个天体从其恒星体系中抛射出去:
潮汐分裂的进程或许会使一些碎片抛射入星际空间,这或许便是“奥陌陌”的来源。
他们考虑了“奥陌陌”的形状以及各种或许构成它的资料的强度,说:
考虑到与恒星交会期间资料的强度改变,它细长的形状会变得更有目共睹,其长轴与短轴之比乃至会大于十比一。
他们用核算机模型显现了在这种分裂所发出的热量:
……开始的星体碎裂后,碎片的外表会在离恒星很短的间隔内消融,并在较远的间隔从头凝聚,然后构成了紧密结合的地壳,确保了星体结构的安稳。
他们对自己的模型充溢信心,这可以解说许多观察到的“奥陌陌”的特性。 他们说,他们的模型为“奥陌陌”的许多问题都供给了“首个全面答案”。 张还指出:
潮汐分裂的图景不只供给了构成一个“奥陌陌”的途径,还阐明存在许多类小行星的星际天体。
他们声明说:
研讨人员的核算证明了潮汐力在构成这种天体的高效性。在恒星相遇期间,或许的前身星(progenitors)们——包含长周期的彗星,碎屑盘,乃至是超级地球——都可以转变成奥陌陌般巨细的碎片。
这项作业支撑了对许多类似奥陌陌的星际天体的预算。因为这些天体或许穿过宜寓居带,因而不能扫除它们带着可以发作生命的物质(称为“有生源说”(panspermia))的或许性。
林说,
“奥陌陌仅仅冰山一角。 估计往后咱们会发现更多具有类似特征的星际访客……”
要旨:科学家们用核算机模仿判定,首个通过太阳系的星际天体:奥陌陌,或许是碎屑盘或一个超级地球的碎片在与其恒星近间隔交会时构成的。
作者:Deborah Byrd
FY:Astronomical volunteer team
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