奧陌陌

奧陌陌

奧陌陌(Oumuamua,別名C/2017 U1 (PANSTARRS)、A/2017 U1、1l/2017 U1)是已知的第一顆經過太陽系的星際天體。Oumuamua在夏威夷語中意為“偵察兵”或“信使”。2017年10月19日,被科學家們發現。ʻOumuamua直徑在百米級,以每秒26公里左右的速度從天琴座方向衝進太陽系,近乎與黃道面垂直。呈現一個雪茄狀,大約長400米,寬40米,顏色偏紅,具有固態表面,但是不能區分或岩石金屬構成。是人類首次在太陽系內發現系外天體。

依據最初兩個星期的觀測,奧陌陌的軌道離心率是1.1922 ± 0.00268,是在已知在太陽系內天體最高的;之前的紀錄是C/1980 E1的1.057。以如此高的離心率進入,顯示它必然是一顆星際天體,會不受太陽引力的約束,以高離心率離開太陽系

2017年11月6日,被國際天文聯合會命名為1I/ʻOumuamua。2023年3月,美國一個研究小組提出,“奧陌陌”可能是一顆彗星。

基本介紹

  • 中文名:奧陌陌
  • 外文名:‘Oumuamua
  • 別名:C/2017 U1 (PANSTARRS)、斥候星
  • 分類:雙曲線小行星
  • 發現者:全景巡天望遠鏡和快速反應系統(泛星計畫)
  • 發現時間:2017年10月18日
  • 直徑:約160m
  • 逃逸速度:26.3 km/s
  • 反照率:0.1(spectral est.)
  • 視星等:19.7~>27.5
  • 絕對星等:22.08±0.45
  • 自轉周期:8.10±0.02小時
  • 半長軸:−1.2799±0.0009AU
  • 離心率:1.19951±0.00018
  • 平近點角:36.42531°±0.03420°
  • 軌道傾角:122.68721°±0.006320°
  • 升交點經度:24.59921°±0.00029°
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名稱來源

作為首次發現的這種源自太陽系外的天體,不管是科學家還是大眾,都是非常興奮的。那么首先遇到的問題就是如何來命名這個天體。根據它的發現時間和類別,它被國際天文學聯合會(Internatioanl Astronomical Union)給予了一個永久的科學名字1I/ʻOumuamua,“1I”中的字母I代表了星際天體,1是此類天體中的第一個。
當然,在大眾傳播的過程當中,暱稱往往更容易為大眾所記住,所以除科學名稱之外,作為此天體的發現者,泛星計畫望遠鏡的科學家們利用夏威夷當地的土語命名它為ʻOumuamua,意味著“第一位來自遠方的使者”。
儘管此天體被美國科學家所發現,因為它奇特的形狀,以及它起源於太陽系外,因此也是引起了很多中國媒體和大眾的關注,也引起了全國科學技術名詞審定委員會天文學名詞審定委員會(簡稱名詞委)一些委員的興趣。名詞委的委員們注意到,因為還沒有標準的中文名,國內媒體在報導的時候,很多都用了英文ʻOumuamua的意譯版,直接翻譯成“遠方信使”或者其他類似的名稱。
為了更好的傳播,名詞委的部分老師建議儘快確定此天體的標準中文翻譯。在此建議之上,考慮到其原來的名字含義,很多委員提出自己的建議和理由。比如有委員提出“青鳥星”,也有委員提出“遠方信使”,還有“遠方客” “星際來客”、 “遠遊星”、“訪客星”等等。同為名詞委委員的陳學雷老師另闢蹊徑,建議可以音譯翻譯成“奧陌陌”星:一方面可以保留此星原有的命名特色,另外一個方面,此名字的含義和原意也有符合,“”有神秘莫測之意,“”意味著遠方的信使。在此中文名提出之後,得到了絕大多數委員的贊同和支持,天文學名詞委員會就公布“奧陌陌”為“第一個系外天體”的中文名稱。

天文發現

2017年10月19日,當泛星巡天望遠鏡發現這位“不速之客”時,它距離地球0.2個天文單位,大約3000萬公里。一開始,科學家們認為這是顆彗星
2017年10月25日,位於智利甚大望遠鏡(VLT)拍攝照片顯示,奧陌陌並不具備“彗發”,因此認為其並非主體由冰塊構成的彗星,而是由岩石構成的小行星。這意味著,奧陌陌誕生於母星系的冰線之內。
2017年11月6日,國際天文聯合會將該小天體命名為1I/ʻOumuamua。I是專為它新設的星體編號,意為星際天體(Interstellar object)。

結構特徵

呈現一個雪茄狀,大約長400米,寬40米,顏色偏紅,具有固態表面,但是不能區分或岩石或金屬構成。

運行數據

奧陌陌直徑在百米級,以每秒26公里左右的速度從天琴座方向衝進太陽系,近乎與黃道面垂直。且速度遠超太陽系內的小天體。
奧陌陌
Oumuamua光譜
按照現有的觀測和計算結果,此天體在2017年的9月9日達到了近日點,在以大約每秒40公里的速度離開太陽系。在11月1日,經過了火星軌道上空。因為此天體很小很暗,對於此天體的觀測將持續到12月中旬左右,在此之後,因為太暗的緣故,即使使用地球上最大口徑的望遠鏡,也很難再觀測到了。
在只受引力的影響時,小行星會嚴格遵循由引力計算出的軌跡運行。但觀測到的數據表明,直到2018年1月2日,奧陌陌的位置與計算出的軌道存在4萬公里的偏差(2018年5月3日差值達到10萬公里)。因此需要加入一個非引力加速度來解釋其運行軌跡。如果僅僅受到萬有引力的作用,其軌道應該如圖(奧陌陌受力觀測)中紅線位置所示,實際觀測到的卻是藍線。
奧陌陌
奧陌陌受力觀測(圖片來源:NASA JPL)
科學家計算出奧陌陌的非引力加速度在已知的彗星里也顯得突出,即便其沒有被觀測到類似彗星噴射物質的特徵。
2018年10月,報導稱科學家無法再通過斯皮策太空望遠鏡捕捉到奧陌陌的蹤影。按照計算,奧陌陌應正處在木星土星之間,4年後就將越過海王星軌道,一去不返。

科學研究

據推測,奧陌陌可能來自太陽系附近的一個恆星團,距離地球大約163至277光年。在某個年輕恆星原行星盤中形成,並在4000萬年前被一顆行星拋出,彈射速度大約為1至2千米/秒。在分析了歐洲航天局(ESA)蓋亞任務的恆星數據之後,天文學家推測這片區域位於船底座-天鴿座星協(比星團更為稀疏的恆星群),可能是杜鵑座-時鐘座星協中的大規模恆星形成活動的一部分。
據多個望遠鏡對奧陌陌的軌道測量,發現它受到來自太陽、行星與氣體和塵埃釋出導致的作用力,因此屬於彗星成分也有天體物理學家如亞伯拉罕·勒布相信,奧陌陌是利用光帆推進的外星飛船。
哈佛大學天文系系主任、Frank B. Baird Jr.講席教授Avi Loeb和他的博士後Shmuel Bialy發表的一篇論文提出,它有可能是“一艘人工製造的光帆飛行器”。也有科學家對這種假設表示反對,並提出其非引力加速度是由物質噴射產生。
英國《自然·天文學》雜誌2020年4月10日發表的一項研究指出,“星際訪客”奧陌陌是一個行星天體的碎塊,這個行星天體可能因為靠著寄主星太近,被寄主星的潮汐力撕裂。這一發現或能解釋奧陌陌的一些獨有特性,包括其不尋常的扁長外形,缺乏霧狀的彗發,以及在飛掠太陽時所受到的非引力。
ʻOumuamua 不僅帶來了原生星系的蛛絲馬跡,也讓人類對它穿行過的星際環境有了更多認知
奧陌陌
彗星C/2017 U1可能的雙曲線軌道

追趕方案

2022年,來自英國非營利組織“星際穿越研究倡議”(Initiative for Interstellar Studies)和美國“太空計畫”公司(Space Initiatives Inc)的科學家提出了追上奧陌陌的具體方案。如果這個按這個方案實施,2028年從地球上發射的飛船將在26年後追上奧陌陌,並給它拍照,以供天文學家研究。
研究人員將這個方案稱為“木星奧伯斯策略”(Jupiter Oberth maneuver)。按照計畫,2028年探測器從地球發射,然後依次環繞金星和地球運動。研究人員說,這樣可以將探測器航行到木星的燃料降到最低。大約四年後,探測器進入木星軌道,它將燃燒燃料加速,在木星的引力彈弓效應下以13.32萬千米的時速飛向奧陌陌。在在此之後探測器還要航行上將近18年,最終在2050年左右接近奧陌陌。

最新研究

2022年11月,美國哈佛大學天文學家證實,2014年闖入地球大氣層的流星CNEOS 2014-01-08來自另一個恆星系統,是迄今已知的地球首個星際訪客,其拜訪地球的時間比著名的“奧陌陌”早3年。
2023年3月23日,英國《自然》雜誌發表的一項研究指出,首位“星際訪客”奧陌陌(Oumuamua)之前原因不明的加速,其實是源於儲冰產生的氫氣。
2023年3月,美國一個研究小組最近提出,2017年發現的太陽系首個星際來客“奧陌陌”可能是一顆彗星,在漫長的旅途中,它所含的水冰有一部分變成了氫氣,導致其外觀與普通彗星不同。美國加利福尼亞大學伯克利分校和康奈爾大學的研究人員分析認為,“奧陌陌”接近太陽時被加熱,氫氣逸出產生的推力導致了它異乎尋常的加速;氫氣分子較小,逸出時不足以帶起塵埃,所以“奧陌陌”不像普通彗星那樣有彗發和彗尾。相關論文發表在新一期的英國《自然》雜誌上。
物質由核子(中子和質子的統稱)構成,核子發出引力子,在空間形成引力線,引力線以波的形式傳播形成引力場,處在引力場中的核子與引力能量波共振吸收引力子形成引力。奧陌陌在太陽引力場中運行,受太陽引力線的作用,會產生垂直於太陽引力線方向的位移,當奧陌陌運行在兩條太陽引力線中間時,受到前後兩條引力子作用的位移和方向不一樣,這兩個位移垂直於物體運動方向的分量會影響奧陌陌的運行方向,平行於奧陌陌運動方向的分量會影響奧陌陌的運行速度。根據力矩作用原理,兩條引力線產生的位移垂直於奧陌陌運動方向的分量的合力矩會使奧陌陌產生一個垂直於奧陌陌運動方向的位移。當奧陌陌剛進入太陽系時,其運動方向與太陽引力線的夾角很小,引力線使奧陌陌產生的位移會使奧陌陌向太陽偏轉,隨著奧陌陌與太陽距離的變化,其運動方向與引力線的夾角會逐漸變大,當奧陌陌運行到近日點時,奧陌陌運動方向與引力線夾角等於90˚,隨後隨著奧陌陌的繼續運行,奧陌陌運動方向與引力線夾角大於90˚,奧陌陌的前後引力線對奧陌陌作用的合力矩產生的位移背向太陽方向,此時太陽的引力線對奧陌陌產生的作用不是引力,而是斥力。由於這個斥力的存在,奧陌陌運行軌道會加速偏離標準的雙曲線軌道;速度上,奧陌陌剛進入太陽系後會逐漸加速,奧陌陌過近日點(奧陌陌運行方向與引力線夾角為90˚)後,奧陌陌速度還在迅速增加,奧陌陌運行方向和引力線夾角93˚時,加速達到峰值,此後加速迅速下降,但是速度仍然在緩慢增加。通過對奧陌陌運行軌道的模擬,可以看出:奧陌陌的軌道偏離和異常加速都是奧陌陌運行方向和太陽引力線夾角超過90˚以後,受到太陽斥力的必然結果。

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