Что представлял собой межзвездный объект Оумуамуа, откуда он взялся и куда направляется?
Оумуамуа — небольшой объект, пришедший из межзвездного пространства и пролетевший близко к Солнцу во время путешествия через внутреннюю часть Солнечной системы осенью 2017 года. Он был примечателен тем, что это был первый подтвержденный объект, пришедший из планетарной системы. за пределами нашего собственного.
Астрономы назвали его 1I/’Оумаумуа, причем «1I» означает, что это первый межзвездный объект, обнаруженный в нашей солнечной системе, хотя сейчас это имя обычно сокращают до «Оумуамуа».
Астрономы долго ждали появления межзвездного объекта, подобного Оумуамуа. «На протяжении десятилетий мы предполагали, что такие межзвездные объекты существуют, и теперь — впервые — у нас есть прямые доказательства их существования», — сказал в 2017 году Томас Зурбухен, заместитель руководителя НАСА по науке, когда был открыт Оумаумуа .
В августе 2019 года в Солнечной системе был обнаружен второй межзвездный объект, названный 2I/Борисов . Однако Борисов выглядел как обычная комета с комой (газовой «головой» вокруг ледяного ядра кометы) и хвостом .
В чем его тайна?
Существование межзвездных объектов было предсказано задолго до открытия Оумуамуа. Однако он оказался не тем, чего ожидали астрономы. Маленький и необычной формы, он не был похож на комету, но двигался так, как будто выделял газ. Ведущие теории предполагают сублимацию азотного или водородного льда. Нет никаких доказательств того, что Оумуамуа был космическим кораблем.
Что сделало таким интересным?
Межзвездные объекты приходят из других планетных систем и выбрасываются в межзвездное пространство либо в результате гигантских столкновений, разбивающих протопланеты, либо в результате гравитационных приливов мародерствующих газовых планет-гигантов. Будучи первым обнаруженным межзвездным гостем, Оумуамуа дает нам представление о том, на что могут быть похожи другие внесолнечные планетные системы.
Почему его называют Оумуамуа?
Его название на гавайском языке означает «посланник издалека, прибывший первым» — очень подходящее для первого межзвездного объекта, обнаруженного в нашей Солнечной системе. Гавайское название было выбрано потому, что обнаруживший его телескоп — PanSTARRS-1 — базируется на Гавайях.
ФОРМ И РАЗМЕР ОУМУАМУА
Форма также была примечательна. Первоначальные измерения показали, что объект имел форму длинного цилиндра с соотношением размеров 10:1, то есть его длина была в 10 раз больше ширины. Однако позже астрономы изменили эти размеры примерно до 6:6:1 . Астрономы видели объекты похожей формы в поясе Койпера за Нептуном, в частности, на малой планете под названием Аррокот , которую НАСА « Новые горизонты» обнаружила.Космический корабль пролетел мимо в первый день Нового 2019 года. Измерения формы и размеров Оумуамуа были основаны на его «кривой блеска» — графике, который отслеживает, как яркость объекта менялась с течением времени по мере его перемещения в пространстве. «Оумуамуа казался ярче, когда мы видели его более широкую сторону.
Оумуамуа также был очень маленьким, его длина составляла 377 футов (115 метров), ширина 364 фута (111 м) и толщина 62 фута (19 м), исходя из его альбедо 0,1 (то есть он отражал 10% солнечного света). падающее на него, что вполне стандартно для ядра кометы).
ОТКУДА ВЗЯЛСЯ ОУМУАМУА?
Никто не знает, из какой звездной системы он произошел. Однако в 2018 году астрономы проследили его обратно по пути, с которого он впервые приблизился к Солнцу , и обнаружили, что объект прошел вблизи четырех звезд, приблизившись ближе всего к красному карлику HIP 3757 миллион лет назад . Возможно, Оумуамуа пришел оттуда, а может быть, он скитался по космосу гораздо дольше.
Планеты, астероиды и кометы нашей Солнечной системы вращаются вокруг Солнца по замкнутым петлям. Траектория его была другой: анимация НАСА описывает, как траектория объекта была гиперболической, то есть он мчался к Солнцу достаточно быстро, чтобы гравитация Солнца могла лишь слегка искривить траекторию Оумуамуа, а не захватить его на петлевой орбите. Это означало, что Оумуамуа, который двигался со скоростью 16,36 миль в секунду ( 26,33 километра в секунду) относительно движения Солнца, мог просто продолжать движение, направляясь к выходной двери Солнечной системы.
ГДЕ СЕЙЧАС ОУМУАМУА?
строномы заметили Оумуамуа только после того, как он совершил значительное вторжение в нашу Солнечную систему. Он достиг перигелия — ближайшей к Солнцу точки — 9 сентября 2017 года, когда приблизился к нашей звезде на расстояние 23 миллионов миль (37 миллионов километров). Лишь месяц спустя, 19 октября 2017 года, астроном Гавайского университета Роб Верик обнаружил Оумуамуа в ходе наблюдений, проведенных с помощью телескопа Panoramic Survey Telescope и Rapid Response System, охотящегося за астероидами (Pan-STARRS). В то время Оумуамуа находился на расстоянии 21 миллиона миль (33 миллиона км) от Земли , а его траектория в конечном итоге приблизила его к 15 миллионам миль (24 миллиона км).
С тех пор межзвездный гость направлялся за пределы Солнечной системы, а НАСА описало, как Оумуамуа был ускорен гравитацией Солнца до скорости 54,2 мили в секунду (87,3 км/с). Учитывая, насколько мал Оумуамуа и как быстро он удалялся от нас, окно для наблюдения за ним составляло всего несколько недель, причем космический телескоп Хаббл мог отслеживать его дольше всех. Лучшие изображения Оумуамуа , подобные этому , полученные путем объединения данных Очень Большого Телескопа и Южного телескопа Джемини, которые оба находятся в Чили и входят в число крупнейших оптических телескопов в мире, могли бы показать Оумуамуа лишь как пятнышко света.
‘Оумуамуа направляется к созвездию Пегаса и сейчас находится далеко за орбитой Нептуна . Он проходит через пояс Койпера, кольцо ледяных тел на краю Солнечной системы, и теперь находится за пределами досягаемости наших телескопов. Он никогда не вернется к Земле.
ЧТО ТАКОЕ ОУМУАМУА?
Существует несколько гипотез относительно того, кем был Оумуамуа. Мы знаем, что это был объект, выброшенный из внесолнечной планетной системы, когда гравитационные волны мародерствующих газовых гигантов сбросили Оумуамуа с его орбиты.
До открытия Оумуамуа астрономы ожидали, что межзвездные объекты будут похожи на кометы, что в конечном итоге и произошло с 2I/Борисов. Поначалу, когда у Оумуамуа не вырос кометный хвост, астрономы думали, что межзвездный нарушитель должен быть мертвой кометой, летучие вещества которой — газы с низкой температурой кипения, такие как вода — сублимировались в течение миллиардов лет, возможно, когда она еще находилась в ее системы происхождения или когда она проходила вблизи других звезд .
Однако космический телескоп «Хаббл» зафиксировал , что траектория его движения от Солнца демонстрирует некоторое негравитационное ускорение. Это типичное поведение для комет , поскольку выброс пыли и водяного пара из хвоста кометы дает комете дополнительный толчок. Но никакого выделения воды или других летучих газов, ожидаемых на кометах, из Оумуамуа обнаружено не было.
Есть два основных объяснения того, чем он мог быть.
Первое
Один из них, написанный Аланом Джексоном и Стивом Дешем из Университета штата Аризона, предполагает, что «Оумуамуа — это кусок азотного льда . Когда аппарат «Новые горизонты» пролетал мимо Плутона в 2015 году, он наблюдал такие области, как Спутниковая равнина, которые по сути представляли собой замороженные азотные озера; Джексон и Деш предположили , что он мог быть фрагментом азотного льда, который в результате гигантского удара оторвался от тела, подобного Плутону. Выделение азота, сублимированного солнечным теплом, дало бы ему необходимый дополнительный толчок. Азот также дал бы ему альбедо 0,64, что является более отражающей способностью, чем у типичной кометы, поэтому он должен был быть меньше, чем считалось, чтобы казаться таким тусклым. Джексон и Деш подсчитали , что если бы он был сделан из азотного льда, размеры объекта были бы всего 148 на 144 на 25 футов (45 на 44 на 7,5 м).
Второе
Другое возможное объяснение , предложенное Дэррилом Селигманом из Корнелльского университета и Дженнифер Бергнер из Калифорнийского университета в Беркли, заключается в том, что, пока Оумуамуа путешествовал через межзвездное пространство , космические лучи могли взаимодействовать со льдом на поверхности, высвобождая водород из некоторых молекулы воды и создание запаса газообразного водорода, заключенного в аморфный водяной лед. Гипотеза Пера Селигмана и БергнераКогда Оумуамуа проходил мимо Солнца, межзвездный объект нагрелся, хотя и не настолько, чтобы испарился водяной лед. Вместо этого нагрев изменил структуру кристаллов льда, позволив водороду выходить со скоростью от 0,4 до 28 унций в секунду (от 10 до 800 граммов в секунду), что дало ему наблюдаемый толчок. Это также могло бы объяснить, почему на Оумуамуа не было видимого пылевого хвоста, ведь пыль все равно оставалась бы в ловушке водяного льда.
ОУМУАМУА КОРАБЛЬ?
Гипотеза, выдвинутая астрономами из Гарварда Ави Лёбом и Шмуэлем Биали, предполагает, что негравитационное ускорение является доказательством того, что «Оумуамуа был космическим кораблем с солнечным парусом» . Однако большинство астрономов не поддерживают эту теорию. Деш, Джейсон Райт из Университета штата Пенсильвания и Шон Рэймонд из Университета Бордо во Франции раскритиковали это предложение в статье для Medium и пришли к выводу, что нет никаких доказательств того, что «Оумуамуа был космическим кораблем».
Интервью у Дэвида Триллинга
Профессор кафедры астрономии и планетологии Университета Северной Аризоны Дэвида Триллинга, о том, сколько других объектов, подобных 1I/’Оумуамуа, может быть там.
Ранее вы предсказывали, что мы будем находить в нашей солнечной системе в среднем один межзвездный объект каждые пять лет. Мы пока нашли двоих. Согласны ли вы, что это соответствует вашему прогнозу?
Да, я бы сделал это, особенно потому, что после Оумуамуа и Борисова на фронте открытия межзвездных объектов наступило довольно затишье. Итак, два объекта с 2017 года — два за шесть лет. Мы утверждали, что «нынешние возможности» появились, возможно, в 2015 году — это текущий (до обсерватории Рубина) набор телескопов-открывателей. Таким образом, для астрономов два объекта за восемь лет — это очень близко к одному объекту каждые пять лет.
Вы основывали это предсказание на предположении, что 20 земных масс материала выбрасываются из каждой планетной системы при ее формировании. Это огромная сумма — и все это в виде объектов размером с Оумуамуа?
Ну, возможно. В этой статье мы сделали множество предположений и экстраполяций, пытаясь использовать один объект, чтобы понять что-то универсальное о формировании и эволюции планетных систем. Итак, цифры и выводы, которые мы сделали, очень неопределенны — возможно, на порядок, а возможно, даже не настолько! Возвращаясь к вопросу: различные эволюционные модели нашей Солнечной системы, основанные на нескольких доказательствах, предполагают, что наша Солнечная система выбросила множество земных масс материала на ранних стадиях своего существования. Если молодые системы рядом с нами выбросили в среднем 20 земных масс материала, это может не сильно отличаться от того, что произошло в нашей Солнечной системе. На самом деле было бы более интересно, если бы типичное число для других систем рядом с нами было намного больше или намного меньше, чем то, что испытала наша Солнечная система, потому что это могло бы означать, что существует что-то странное с нами. Вместо этого мы можем быть типичными, и именно такого результата вы и ожидаете. Также помните, что масса Юпитера равна 318 массам Земли. В этом контексте 20 масс Земли, возможно, не так уж и много по сравнению с планетами нашей Солнечной системы — это всего лишь крошечная часть общей массы нашей Солнечной системы. Будет ли все это находиться в телах размером с Оумуамуа? Ну, кто знает. Большинство вещей во Вселенной подчиняется некоторому степенному закону распределения, при котором в группе имеется небольшое количество крупных членов и много мелких. Возможно, он находится где-то посередине. Мы действительно понятия не имеем.
Сколько межзвездных объектов могло одновременно проходить через Солнечную систему?
По некоторым оценкам, в Солнечной системе одновременно существует от 1000 до 10 000 межзвездных объектов — ух ты!
Конечно, почти все они находятся в далекой Солнечной системе, и мы никогда не сможем их увидеть.
Вы можете примерно догадаться, что эти объекты более или менее кажутся движущимися с того направления, в котором наша Солнечная система движется в
космосе , точно так же, как когда вы едете под дождем, все капли дождя выглядят так, будто они движутся прямо к ваше лобовое стекло.
Он был обнаружен обсерваторией Pan-STARRS , которая занимается поиском астероидов и комет, некоторые из которых могут быть потенциально опасны для Земли. Позже в этом десятилетии обсерватория Веры К. Рубин будет запущена в эксплуатацию и, как ожидается, будет обнаруживать в среднем один межзвездный объект в год. Подробнее о том, как обсерватория будет это делать, читайте в этой информативной статье NOIRLab . «Оумуамуа — не единственный межзвездный гость. Подробнее о присвоении имени 2I/Борисову можно прочитать в пресс-релизе Международного астрономического союза .