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系外天體來訪有多難 這顆新晉彗星給你線索

環(huán)保 2018-08-02 18:57:38 來源:科技日?qǐng)?bào)
原標(biāo)題:系外天體來訪有多難 這顆新晉彗星給你線索

  進(jìn)入八月,人們對(duì)一顆名為泛星C/2017 S3的彗星充滿期待。

  據(jù)估算,這顆目前亮度略低于肉眼極限的彗星將于8月中旬達(dá)到近日點(diǎn),亮度將增加3倍。

  吸引人們注意力的彗星不只是泛星C/2017 S3,還有新加入彗星大家族的“奧陌陌”(Oumuamua)。英國(guó)科學(xué)家近日在《自然》發(fā)表論文稱,“奧陌陌”并非來自太陽(yáng)系外的星際訪客,而是一顆彗星。

  事實(shí)上,“奧陌陌”自從現(xiàn)身起,就成為了天文界的熱點(diǎn)話題。圍繞它的身份,科學(xué)家們一直爭(zhēng)論不休。起初它被認(rèn)為是彗星,之后被判斷為小行星,后來成為首個(gè)“星際天體”,但最后又回到原點(diǎn)。

  那么,如何判斷小天體是星際訪客還是彗星?為何很少有星際訪客進(jìn)入太陽(yáng)系?它又有什么研究?jī)r(jià)值?

  傾角大或是被大天體“擰”了一把

  看到最新研究認(rèn)為“奧陌陌”是一顆彗星,而并非系外來客時(shí),中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員平勁松并不意外。

  在“奧陌陌”被發(fā)現(xiàn)之初,一些專業(yè)的天文學(xué)研究機(jī)構(gòu)并沒有急于提出它來自系外的猜測(cè),只是認(rèn)為難以區(qū)分它到底是系內(nèi)的小天體行星還是彗星。平勁松認(rèn)為這一判斷是科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?,而此后有科學(xué)家猜測(cè)它可能來自系外則有些天方夜譚的味道了。

  之所以猜測(cè)“奧陌陌”來自系外,科學(xué)家們主要基于兩點(diǎn)理由 :一是,它的傾角太大,幾乎垂直于黃道面;二是,據(jù)推算它的運(yùn)行軌道是個(gè)有來無回的“高能”雙曲線,不受太陽(yáng)系束縛。通常來說,系內(nèi)小行星或彗星多在黃道面運(yùn)行,傾角一般小于五十度,運(yùn)行軌道多為橢圓或拋物線形式。

  如果不是來自系外,“奧陌陌”如此高的傾角是怎么產(chǎn)生的?平勁松認(rèn)為,較為合理的解釋是,小天體在飛掠木星、土星等大天體時(shí),一旦兩者距離很近,受大天體影響,小天體的運(yùn)行軌道會(huì)發(fā)生扭曲,其飛行速度和方向被改變,傾角也隨之發(fā)生變化。

  “形象一點(diǎn)說,就是被大天體‘?dāng)Q’了一下。如果一次改動(dòng)的幅度有限,多‘?dāng)Q’兩次也許就到了近90度。當(dāng)然也可能小天體本身有著接近五六十度的大傾角,一次就被改到位?!逼絼潘烧f道。

  事實(shí)上,小天體飛掠大天體時(shí),飛行速度、方向被改變的案例時(shí)有發(fā)生。人們還會(huì)利用這一特性,讓受控的人造天體靠近大天體運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)借力飛行。比如,美國(guó)1990年發(fā)射的太陽(yáng)探測(cè)器尤利西斯,就是先被發(fā)射到木星附近。借助木星的力量,尤利西斯的軌道從黃道面被“擰”了30多度角,然后它再到達(dá)指定位置。

  平勁松還指出,當(dāng)時(shí)觀測(cè)到“奧陌陌”距離太陽(yáng)約3000萬公里,相當(dāng)于水星到太陽(yáng)的距離,運(yùn)行速度約25公里/秒,以這樣的位置和速度來看,“奧陌陌”難以跑出太陽(yáng)系?!跋啾人牵诰嚯x太陽(yáng)更遠(yuǎn)的地球上,如果想發(fā)射一個(gè)跑出太陽(yáng)系的探測(cè)器,它的速度要在每秒40多公里以上。越靠近太陽(yáng),速度要求越高。因此,從軌道上推測(cè)‘奧陌陌’來自系外也難以成立。”

  據(jù)報(bào)道,“奧陌陌”在2017年的9月9日達(dá)到了近日點(diǎn),以大約每秒40公里的速度離開太陽(yáng)。平勁松認(rèn)為,這一速度依然飛不出太陽(yáng)系。

  到訪太陽(yáng)系路途不平坦

  在廣袤的宇宙里,人們一直渴望將探索的腳步走得更遠(yuǎn),同時(shí)也熱切期待著發(fā)現(xiàn)來自外星系的訪客。

  數(shù)十年來,天文學(xué)家認(rèn)為,星際訪客從理論上而言是存在的,但令人困擾的是一直未能找到它們的蛛絲馬跡。直到“奧陌陌”的現(xiàn)身,讓天文界為之沸騰。甚至有人猜測(cè),它可能是來自系外文明的“先遣部隊(duì)”。

  盡管最新的研究認(rèn)為,“奧陌陌”并非系外來客。但我們不妨大膽假設(shè)一下,如果真的有系外來客進(jìn)入太陽(yáng)系,它來訪的路徑會(huì)是怎么樣的?

  對(duì)此,平勁松介紹道,系外天體來到太陽(yáng)系主要有兩種可能的方式。一種是兩個(gè)星系垂直相撞,星系外緣的恒星軌道交織在一起,恒星所帶的行星系統(tǒng)就可能在兩個(gè)星系里“串門”。星系相撞的現(xiàn)象曾被天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到過。

  另外一個(gè)可能是,上一代恒星在生命末期發(fā)生爆炸后,它的質(zhì)量損失很大,引力不足以把周圍的行星吸引住,同時(shí)爆炸產(chǎn)生的力量不足以改變行星運(yùn)行狀態(tài)。脫離了原系統(tǒng)的行星,會(huì)按照慣性定律,以爆炸前的既有速度跑到下一代恒星系統(tǒng)里?!斑@里其實(shí)暗含一種假設(shè),即太陽(yáng)并非第一代恒星?!?/p>

  在平勁松看來,相比星系相撞,星際旅客來自上一代恒星系統(tǒng)的可能性要更大一些。但即使如此,想跑進(jìn)下一代恒星系統(tǒng)也并非是件容易的事情,對(duì)行星的運(yùn)行速度提出了很高的要求。

  研究彗星或更具現(xiàn)實(shí)意義

  為什么說“奧陌陌”是一顆彗星?在本文開頭提到的論文中,歐洲空間局SSA-NEO協(xié)調(diào)中心的研究人員馬科?米切利及同事分析認(rèn)為,“奧陌陌”加速離開太陽(yáng)系的動(dòng)力在本質(zhì)上是非引力的。

  這種運(yùn)動(dòng)與彗星行為一致――彗星受自身釋放的氣體驅(qū)動(dòng)。該研究團(tuán)隊(duì)通過建模還排除了非引力運(yùn)動(dòng)的其他可能的解釋,包括太陽(yáng)輻射壓力,與太陽(yáng)風(fēng)的磁場(chǎng)相互作用。

  在分析系外天體造訪太陽(yáng)系的可能性時(shí),平勁松認(rèn)為,這一事件的概率非常低,盡管理論上有可能性,科學(xué)家也不能因?yàn)閷?duì)它的過高期望而誤導(dǎo)了研究的邏輯。

  恒星死亡時(shí)大多會(huì)產(chǎn)生超新星爆發(fā)。在太陽(yáng)系附近發(fā)生的超新星爆炸事件就非常少。星云是超新星爆炸后的產(chǎn)物,目前離太陽(yáng)系最近的星云――蟹狀星云也距離地球6500光年。

  “如此遙遠(yuǎn)的距離里,全靠自然的力量,飄過來一顆行星的概率,可能還不如發(fā)現(xiàn)UFO的概率高?!逼絼潘芍赋觯啾容^探尋系外天體,主流學(xué)界更愿意把資源和精力投入到對(duì)彗星的研究上。

  彗星是如何產(chǎn)生的,一直是天文學(xué)家迫切想弄清的一大謎團(tuán)。尤為重要的是,含有很多氣體和揮發(fā)成分的彗星,與生命的起源可能有著重要的聯(lián)系。有學(xué)者推測(cè),在地球形成早期,太陽(yáng)系邊緣的彗星將水和有機(jī)物質(zhì)帶到了地球上,這可能是地球上的生命之源。

  “而即使捕捉到來訪的系外行星,更多的也只是研究系外行星的巖石構(gòu)成和系內(nèi)的有什么不一樣?!逼絼潘烧J(rèn)為,按照恒星系統(tǒng)演化理論來看,兩種巖石可能沒什么不同,而彗星研究對(duì)于揭示生命起源有著重要意義。(唐 婷)

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