来自太阳系外的神秘访客“奥陌陌”!| 檀闲篇
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来源 | 中国国家天文
这是太阳系迎来的首个星际访客,
"第一位远到而来的信使"——“Oumuamua”。
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“Oumuamua”?
这个系外天体为什么取名“Oumuamua”?
这么古怪的名字又有什么特殊的含义?
故事起源于2017年的10月19日,夏威夷岛上的夕阳刚刚褪去,繁星升起,夜空一片晴朗,又是一个很好的观测夜。位于夏威夷毛伊岛上哈雷阿卡拉天文台(haleakala observatory)的泛星计划(Pan-STARRS)望远镜已经打开圆顶,准备开始晚上的巡天观测。
仰望天空的Pan-STARRS @Pan-STARRS
泛星计划的一个重要目标就是监测近地天体,望远镜在进行全天的快速扫描之后,然后通过比较同一天区的不同时间图像,从而发现潜在新的近地天体。在发现可能的近地天体之后,进一步计算运行轨道,并对可能对地球造成危害的天体提前做出反应预警。望远镜的口径1.8米,尽管对于通用型望远镜不算很大,然而对于快速巡天这个项目而言,此口径已经算是巨大,和世界上其它的巡天项目相比,著名的帕洛玛暂现源星厂(PTF)项目使用的望远镜口径也只有1.2米。
那个晚上的观测负责人是夏威夷大学天文系的博士后Rob Weryk博士。对于观测他已经是非常熟悉,而且现有的观测程序都已经自动化,他所需要做的就是打开电脑,运行设定好的程序。如果有新的天体被发现,会有提示信息。在开始观测不久,电脑信息就提示发现了一个可疑近地天体。对于已经发现了近1000颗近地天体的泛星计划而言,这早已是司空见惯。所以当新天体信息出现的时候,Rob并没有太多的兴奋,只是按照固有的程序对数据重新查看了一下。确认是新的天体之后,然后又对之前的数据进行了查找,发现望远镜其实在前一天也看到了,只是在数据处理的过程当中被忽略掉了。通过这些数据,很快的对此天体的运动轨迹进行了估算,结果很是让他吃惊,从其运行的轨迹来看,不太像太阳系内天体的轨道,更有可能是来自于太阳系之外。他抑制不住的兴奋,还是按照流程迅速地将此天体的信息提交给了小行星中心(Minor Planet Center)。在接下来的几天,他又利用更大口径的加拿大-法国-夏威夷望远镜(CFHT)进行了追踪观测,从而进一步确认了此天体的轨道非常极端:双曲线轨道偏心率达到了1.19,这是目前已知最高的。如此高的偏心率表明这是一个来自于我们太阳系之外的天体,这是目前为止发现的第一个。
Oumuamua轨道示意图 @NASA
另外加拿大-法国-夏威夷望远镜的观测表明此天体并没有晕,所以排除了是彗星的可能性。后续的更多观测对此天体的形状也做出了限制,发现它呈现一个雪茄状,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。对于这个形状也是让人非常困惑,因为目前为止,还从来没有在太阳系内发现过此类形状的小行星。按照现有的观测和计算结果,此天体在2017年的9月9日达到了近日点,目前在以大约每秒四十公里的速度离开太阳系。在11月1日,经过了火星轨道上空。因为此天体很小很暗,对于此天体的观测将持续到12月中旬左右,在此之后,因为太暗的缘故,即使使用地球上最大口径的望远镜,也很难再观测到了。
Oumuamua轨道示意图 @NASA
尽管是第一次发现此类天体,然而科学家已经预期了很久。因为按照现有的行星理论,在巨行星向中心恒星移动的过程当中,会将一些小行星弹射出去,这些弹射出来的小行星在历经长时间的星际旅行之后,就有可能到达另外一个恒星系统。此类天体在太阳系内预计也有很多,但是由于太小而且距离地球太远的缘故,没有被我们看到。对于此次看到的小行星,根据它的轨迹结果,推断很可能是来自于天琴座方向。
作为首次发现的这种源自太阳系外的天体,不管是科学家还是大众,都是非常的兴奋。那么首先遇到的问题就是如何来命名这个天体?根据它的发现时间和类别,它被国际天文学联合会(Internatioanl Astronomical Union)给予了一个永久的科学名字1I/2017 U1,“1I”中的字母I代表了星际天体,1是此类天体中的第一个。当然,在大众传播的过程当中,昵称往往更容易为大众所记住,所以除科学名称之外,作为此天体的发现者,泛星计划望远镜的科学家们利用夏威夷当地的土语命名它为“Oumuamua”,意味着“第一位来自远方的使者”。
尽管此天体被美国科学家所发现,因为它奇特的形状,以及它起源于太阳系外,因此也是引起了很多中国媒体和大众的关注,当然也引起了全国科学技术名词审定委员会天文学名词审定委员会(简称名词委)一些委员的兴趣。词委的委员们注意到,因为还没有标准的中文名,国内媒体在报道的时候,很多都用了英文“Oumuamua”的意译版,直接翻译成“远方信使”或者其他类似的名称。为了更好的传播,名词委的部分老师建议尽快确定此天体的标准中文翻译。在此建议之上,考虑到其原来的名字含义,很多委员提出自己的建议和理由。比如有委员提出“青鸟星”,也有委员提出“远方信使”,还有“远方客” “星际来客” “远游星” “访客星”等等。同为名词委委员的陈学雷老师另辟蹊径,建议可以音译,翻译成“奥陌陌”星:一方面可以保留此星原有的命名特色,另外一个方面,此名字的含义和原意也有符合,“奥”有神秘莫测之意,“陌”意味着远方的信使。在此中文名提出之后,得到了绝大多数委员的赞同和支持。最后天文学名词委员会就公布“奥陌陌”为“第一个系外天体”的中文名称,借此公布于众 。
发布 / 全国科学技术名词审定委员会天文学名词审定委员会
执笔 / 苟利军(国家天文台研究员)
“奥陌陌”的模样嘛……
NASA的科学家们经过分析计算,
给我们带来了这样一张艺术想象图。
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“奥陌陌”外观想象图。@ NASA
有没有心里一阵嘀咕——这啥玩意,
长的跟航母似的……
不会是星舰吧??
米花町帝丹小学一年级的灰原哀同学有话说:
灰原哀博士
从事行星科学研究
▉ 首先要认识到的一点是:大部分小行星和彗星都是形状很不规则的,“长而细”的形状本身并不罕见,因为只有足够大(一般直径500km以上)的天体才有可能通过自身重力达到静力学平衡(也就是使自身慢慢缩成一个球形),越小的天体越能长得随心所欲,比如艾达(Ida)、爱神星(Eros)和丝川(Itokawa)。
三者的密度都在约2g/cm^3以上,Ida和Eros的自转周期在4-5h左右,Itokawa的自转周期在12h左右
同时,这类长而扁的天体,显然自转越快越容易因为离心作用而分崩离析,这个“快慢”之界和天体本身的成分、密度、固结的紧密程度息息相关。1I/2017 U1 (‘Oumuamua)的奇特之处在于,目前人类发现的这些小行星顶多长轴/短轴比在3-4倍之间,而‘Oumuamua的长宽比比目前的记录要高不少,但它毕竟只有400m长,比Ida和Eros小了两个量级,跟Itokawa差不多的尺寸,自转周期据目前的计算有7h左右(Meech et al, 2017),比Ida和Eros还慢不少,讲道理,这形状也不算是完全不能接受的。
▉ 所以其实焦点就落在了:一个天体要如何能够在目前的自转速度下维持这样一个长而扁的形状而已。
这个10倍的长宽比的结果,发表于11月20日的Nature:A brief visit from a red and extremely elongated interstellar asteroid,下面讲讲这篇文章的结果和观点。
如果‘Oumuamua是在绕着它的短轴自转的话,这么大的长宽比意味着天体内部的固结强度不可能太低,所以“双头结构”这种固结方式被排除了。而绕短轴旋转是天体比较普遍的情况(绕短轴旋转比较稳定,而且离心作用也会让天体变“扁”),同时小天体的形状和自转周期主要是通过光度变化来判断的,如果是绕着长轴旋转的话光度变化应该不会有‘Oumuamua的观测值这么大。
很多长而细的彗星被认为是其实是两个彗星因为种种原因合并拼接在了一起。这一假说通过罗萨塔号对彗星67P/楚留莫夫的地层研究得到了确认:67P并不是整个儿同时形成的,它的两个头(lobes)来自两个各自独立形成的彗星,只是通过中间的neck连在了一起而已。/ESA
即使‘Oumuamua是绕着长轴旋转(密度的下限),所要求的内部密度都应该在和小行星相当的水平(密度应当在1-2 g/cm^-3 以上甚至更高),这远远超过通常彗星的密度(彗星67P的密度在0.5 g/cm^-3 左右),NASA的报道中认为Oumuamua甚至可能是铁质的、完全不含水和冰。
光谱数据显示‘Oumuamua的表面反射率和富含有机物的D型小行星和彗星符合度很高:
横轴是波长,纵轴是各个波长对应的反射率
也就是说目前为止除了高轨道偏心率(最新的计算结果是1.1956 ± 0.0006)和10:1的高长宽比之外,‘Oumuamua这个星际来客并没有超出人们对太阳系内天体的认知。
文 / haibaraemily
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