天文在线|星际来客奥陌陌，神秘面纱的背后，是一座巨大的氢冰山？

星际天体奥陌陌是一座黑色的氢冰山
2017年10月，加拿大天文学家罗伯特?韦里克在泛星计划望远镜下首次发现了经过太阳系的奥陌陌，轰动一时，这是人类科学家第一次观测到穿行于太阳系的星际天体。人们在兴奋与惊叹之余，不禁发出疑问：奥陌陌究竟是什么？关于奥陌陌的起源和组成，科学界有众多猜想。

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它是外星来客的星际飞船？是太阳帆？或者只是宇宙中平平无奇的岩石块？说法莫衷一是。随着科学家们深入的观察研究，奥陌陌的身世之谜也愈加扑朔迷离。说它是彗星吧，它又没有慧发，因此有科学家猜想它是彗星剥落的一块或者是系外彗星。那它是行星吗？虽然其自传速率等符合行星的部分特征，但相比于行星普遍的圆润身材，形似雪茄的奥陌陌过于苗条了些。
近年来，人们对奥陌陌的研究仍在继续，更多相关研究成果相继出炉。但由于奥陌陌只是在太阳系昙花一现，因此科学家们缺少完整细致的观测机会。

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2019年的一份报告中指出奥陌陌是从一块体积较大的星际彗星上剥落的一部分。报告中一份图像（图片来源：ESA/Hubble,NASA,ESO,M,Kornmesser)
显示，奥陌陌正于离开太阳系的途中释气前行。接着于2020年4月，一对研究者公布了另一份关于确认奥陌陌“系外彗星”身份的研究报告。在报告中，他们认为奥陌来自于一块太阳系外较大的母体，并且其运行轨道为由其所属恒星系向太阳系移动，当靠近其恒星系内的恒星或经过洛希极限时受潮汐力影响而致其于母体分离。
目前，关于这个首位星际探访者，一项新的研究发现向我们展示了另一种起源说。该学说认为奥陌陌并不是一块较大母体的一部分，而是一团冰冻氢，即一座星际冰山。芝加哥大学的达瑞尔?塞利格曼通过研究得出结论：奥陌陌是一座由冰冻分子氢构成的冰山。该研究报告题为“有证据显示奥陌陌（1I/2017U1）为一座由分子氢构成的冰山” 。该报告由芝加哥大学地球科学家达瑞尔?塞利格曼和耶鲁大学天文学家格雷戈里?劳顿合作完成，并计划发表于《天体物理学杂志》。

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“它就像是一座分子氢的冰山， ”塞林格曼在新闻发布会上谈到， “这也解释了它神秘的特点，如果这种猜想是真的话，那么整个银河系都有可能充满了这种物体” 。奥陌陌很难被观察到，每当我们发现它的时候，它已经离开了太阳系，朝着自己的方向迈进了。在研究了它的运行轨道之后，我们发现它从太阳系之外而来，在飞离了太阳后就永远不会回来。
它可以加速，但这与重力无关。这引起了研究者的猜想，它是否是彗星呢？因为彗星在接近太阳时有时会由于释放气体而加速，但是这种情况下彗星会留下彗发，奥陌陌则没有。在2019年，塞林格曼与康斯坦丁·巴特金等作者共同发表了题为“1I/2017 U1奥陌陌的异常加速度”的文章。该研究表明，奥陌陌确实是一种彗星，只不过异于寻常彗星而已。

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奥陌陌的双曲线轨道贯穿了整个太阳系。（图片来源：nagualdesign；Tomruen –研究使用的轨道数据来自JPL ，由nagualdesign重新绘制，版权CC BY-SA4.0）
塞利格曼告诉NBC的采访人员， “我们对研究中所提出的假说很有信心，没必要依赖于那些并未很好地解释非重力加速度的理论” 。分页标题
此外，共同作者巴特金谈到， “我们的研究表明，奥陌陌的一些特性可以在相对标准的彗星物理学框架内进行解释” 。在塞林格曼和劳顿的新研究中，对这一假说进行了更正， “我们的研究证明，如果奥陌陌含有大量的氢分子的冰，那么我们所观测到的奥陌陌所有特性就都能够得到解释了” 。
在新闻发布会上，塞林格曼还作了补充， “唯一能够解释加速的发生就是氢分子冰的存在” 。氢分子冰有一些神秘的特性，它只在特定的温度-259.14 °C下生成，该温度略高于绝对零度-273.15 °C 。但是当它升华时，既不产生光，也不反射光，这就是我们无法使用望远镜观测到它的原因。

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固态氢的升华导致了奥陌陌的加速运动。塞利格曼和劳顿在他们的论文中解释道：“氢以与太阳流量成比例的速率升华，形成了覆盖在奥陌陌表面的喷流，这种喷流进而导致了我们所观测到的加速运动。 ”
同时，这两位作者认为，固态氢的分子运动同样可以解释奥陌陌奇怪的雪茄形状，对于一个星体来说，这种形状是十分少见的。他们写道：“冰氢在升华过程中损失的大量质量在轴线方向单调递增，这就是奥陌陌拥有现在形状的原因。 ”

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论文中的一张图片显示了奥陌陌在穿越太阳系时，大小和形状的演变趋势。冰氢的升华作用以及奥陌陌在穿越太阳系时的运动轨道都对这一天体造成了改变。图片的左上角显示了在轨道上三个离散点的成组方向。图片来源：塞利格曼等人。
在一份报道中，塞利格曼用更通俗的语言解释了这一现象：“想象一下使用一块肥皂时会发生什么。它一开始是相当规则的矩形，但是当你使用了它，随着时间的推移，它就会变得越来越小、越来越薄。 ”

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这个解释引出了另一个问题：像奥陌陌这样的物体还有多少？它们很常见吗？对此，研究人员表示，这是很有可能的。
“…在星系中很可能充满了类似的物体。 ”
达里尔·塞利格曼，芝加哥大学
“我们看到的所有’一个’都意味着在我们看不到的地方还有许多。 ”塞利格曼说：“星系中必然充满了这样黑色的氢冰山。这真是太酷了。 ”
下一个问题是，它来自哪里？这些氢冰山是在哪里以及如何形成的？
根据塞利格曼和劳顿的说法，答案的可能性并不多。他们说，奥陌陌可能是来自于一个巨分子云，与恒星的结构相同。巨分子云是由冻结的氢构成的巨型星体，跨度范围可以达到15至600光年，并含有少量氦。

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由于很明显形状，这个分子云有“挑衅手指”的昵称。它位于船底星云，如果最新的研究无误，氢冰山就是在这里形成的。图片提供：美国国家航空航天局NASA ，欧洲航天局ESA ， N.史密斯（加州大学伯克利分校），哈伯精选计划（STScI/AURA）；图片来源：CITO图片， N.史密斯（加州大学伯克利分校）
因为它们的核心是看不到的，所以奥陌陌稠密的星云中内部是困难，甚至不可能观测。这意味着奥陌陌和其他相似的星体是了解这些巨分子云内部的重要线索。观测员可以了解到很多有关信息如果有某种方法可以拦截到这些物体。
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”艺术家对奥陌陌的印象“来源:ESO/M.Kornmesser
基于最新的调查表示，科学家认为形成奥陌陌天体的分子氢冰导致了其雪茄形状。
观测员塞利格曼说：“这会是星系中最原始的物质，宛如后者刚刚出炉，然后立刻被顺丰送到。如果塞利格曼和劳顿是正确的，我们应该睁大眼睛，一直用天文望远镜观测着下一个“奥陌陌”的到来。由于目前的假设，奥陌陌的雪茄形状是通过穿越太阳系压缩而形成，那么下一个雪茄形状的星体就可以证明这个假设的正确性。
此图显示了正在改造的的智利维拉·C·鲁宾天文台(VCO)在2019年底的施工进度。此天文台在改造后应该可以观测到类似奥陌陌的星际物体，
幸运的是，对于我们所有人来说，一台可以捕捉各种瞬变物体的望远镜应该就要看到面世的曙光。同时在今年年底， VCO的天气观测望远镜将会上线。该望远镜的广角视野和8.4米的主镜将每隔几晚对整个可找到的天空成像，并对90％大于300米的近地天体进行分类。它还会发现超新星，柯伊伯带天体和其他瞬变现象。第二个“奥陌陌”的到访将会有很大可能性被VCO捕捉。尽管奥陌陌是氢冰山中第一个被人类发现的，但仅凭这一现象并不能证明宇宙中存在着大量的类似星体。作者认为有很多类似“奥陌陌”的星体存在，而且它们的数量影响着行星的形成。

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一个由自由的行星大小的物体组成的银河系海洋对恒星和行星的形成具有潜在的影响。
来自论文“1I/2017U1(奥陌陌)是由氢冰分子组成的证据” 。 “如果‘奥陌陌’反常的加速是由于氢冰的升华，那么很可能存在大量类似的物体， ”他们在论文中写道， “Do等人(2018年)的分析表明，像奥陌陌这样的天体的空间密度为n=0.2AU-3 。因此，我们对奥陌陌的的初始质量的估计为每颗恒星的富氢天体质量约为1个地球质量。一个由自由的行星大小的物体组成的银河系海洋对恒星和行星的形成具有潜在的影响。 ”
相关知识
奥陌陌是第一个已知的被探测到穿过太阳系的星际物体。它被正式命名为1I/2017U1 ，是罗伯特?韦里克在2017年10月19日，也就是它于9月9日经过近日点40天后，利用位于夏威夷哈雷阿卡拉天文台的泛星望远镜发现的。当它首次被观测到时，它距离地球约3300万公里(2100万英里;0.22天文单位)(约为到月球距离的85倍) ，并且已经远离太阳。
奥陌陌是一个小物体，长约100至1000米(330至3280英尺) ，它的宽度和厚度约为35至167米(115至548英尺) 。它的颜色是深红色，类似于太阳系外围的天体。尽管它离太阳很近，奥陌陌并没有出现彗差的迹象，但是却表现出了非重力加速度。尽管如此，根据美国宇航局的一位科学家的说法，这个物体可能是一个解体的流浪彗星(或者外星彗星)的残骸。这个天体的自转速率与太阳系行星的平均自转速率相似，但许多有效的模型允许它比除了少数几个天体之外的其他天体更长。虽然一个未固结的天体(碎石堆)需要其密度与岩石行星类似，但少量类似于冰彗星的内部强度将允许存在其密度相对较低的情况。

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参考资料
奥陌陌（?Oumuamua ，别名C/2017U1(PANSTARRS)、A/2017U1、1l/2017U1）是已知的第一颗经过太阳系的星际天体。 ?Oumuamua在夏威夷语中意为“侦查兵”或“信使” 。 2017年10月19日，被科学家们发现。 ?Oumuamua直径在百米级，以每秒26公里左右的速度从天琴座方向冲进太阳系，近乎与黄道面垂直。呈现一个雪茄状，大约长400米，宽40米，颜色偏红，具有固态表面，但是不能区分或岩石或金属构成。是人类首次在太阳系内发现系外天体。分页标题
由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的单色圆锥形光束，经该光学系统折射后，若在理想平面处不能结成清晰点，而是结成拖着明亮尾巴的彗星形光斑，则此光学系统的成像误差称为彗差。
简而言之，彗差是轴外物点发出宽光束通过光学系统后，并不会聚一点，相对于主光线而是呈彗星状图形的一种失对称的像差。
作者：universetoday
FY：Astronomical volunteer team
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