新编队理论解释了神秘的星际物体'Oumuamua

此图显示了潮汐破坏过程，该过程可能引起类似“ Oumuamua”的物体。

一种基于计算机模拟的新方案解决了第一个已知的访问我们太阳系的星际物体的所有观测特征。

自2017年被发现以来，神秘的空气围绕着第一个已知的星际物体围绕着我们的太阳系，这是一个细长的雪茄形物体，名为“ Oumuamua”（夏威夷语，意为“从远处来的信使”）。

它是如何形成的，它是从哪里来的？4月13日发表在《自然天文学》上的一项新研究为这些问题提供了第一个全面的答案。

中国科学院国家天文台的第一作者张云和加州大学圣克鲁斯分校的合著者道格拉斯·NC林使用计算机模拟显示了像“ Oumuamua”这样的物体是如何在潮汐力的影响下形成的。在地球的海洋中。他们的形成理论解释了“ Oumuamua”的所有不寻常特征。

加州大学圣克鲁斯分校天文学和天体物理学名誉教授林说：“我们证明，'Oumuamua类星际物体可能是在其母体与它们的寄主恒星紧密相遇时，通过大量的潮汐破碎而产生的，然后被喷射到星际空间中。” 。

张和林提出的潮汐破坏情景模拟产生的“类似Oumuamua的物体。

张说，“ Oumuamua于2017年10月19日在夏威夷的全景调查望远镜和快速响应系统1（Pan-STARRS1）进行了发现。它的干燥表面，异常伸长的形状以及令人费解的运动甚至促使一些科学家怀疑它是否是外星探测器。

张说：“它确实是一个神秘的物体，但是一些标志，例如其颜色和不存在无线电发射，都表明‘Oumuamua是自然物体。”

林说：“我们的目标是根据众所周知的物理原理提出一个综合方案，以汇总所有诱人的线索。”

天文学家曾预计，他们探测到的第一个星际物体将是像彗星一样的冰冷体。像冰冻的物体一样，它们充满了奥尔特云，这是我们太阳系最外层的彗星储藏地，在距它们的恒星很远的距离处演化，富含挥发物，并且经常通过引力相互作用从其恒星系统中抛弃。由于挥发性化合物的升华，它们也很明显，当太阳变暖时会形成彗星的彗差（或“尾巴”）。但是，“ Oumuamua的干燥外观类似于太阳系小行星等岩石物体，这表明有不同的弹射场景。

艺术家对'Oumuamua的印象。

其他研究人员已经计算出，必须有大量的星际物体，如“ Oumuamua”。张说：“'Oumuamua'的发现暗示着岩石间星际物体的数量比我们以前认为的要多得多。”“平均而言，每个行星系统应该总共发射出约100万亿个物体，例如'Oumuamua。我们需要构建一个非常普通的方案来产生这种对象。”

当较小的物体非常接近较大的物体时，较大物体的潮汐力会将较小的物体撕裂，就像Shoemaker-Levy 9彗星在接近木星时那样。潮汐破坏过程可能会将一些碎片喷射到星际空间中，这被认为是“ Oumuamua”的可能起源。但是，这种过程是否可以解释“ Oumuamua”的令人困惑的特征仍然非常不确定。

张和林进行了高分辨率的计算机仿真，以模拟一颗恒星附近飞行的物体的结构动力学。他们发现，如果天体离恒星足够近，恒星会将其撕成极长的碎片，然后将其弹出星际空间。

“当我们考虑在恒星相遇期间材料强度的变化时，细长的形状更引人注目。长轴与短轴之比甚至可以大于十比一。

研究人员的热模型表明，由于初始天体破裂而产生的碎片表面将在距恒星很短的距离处融化，并在较远的距离处再凝结，从而形成具有粘性的外壳，从而确保细长形状的结构稳定性。

张说：“在恒星潮汐破坏过程中，热量的扩散也消耗了大量的挥发物，这不仅解释了'Oumuamua'的表面颜色和不可见的昏迷，而且还阐明了星际种群的推断干燥度。”“尽管如此，埋在地表之下的一些高升华温度的挥发物，例如水冰，仍可以冷凝形式保留。”

观察到的“ Oumuamua”没有彗星活动，只有水冰是其无重力运动的可能除气源。如果“ Oumuamua”是由张和林的场景产生并抛出的，那么在通过太阳系的过程中，可能会激活大量残留的水冰。产生的放气会导致加速度符合“ Oumuamua”类似彗星的轨迹。

张说：“潮汐破碎的情况不仅提供了形成一个单一的‘Oumuamua’的方法，而且还解释了小行星状星际物体的庞大数量。”

研究人员的计算证明了潮汐力在产生这种物体方面的效率。在恒星相遇期间，可能的祖先，包括长周期的彗星，碎片盘，甚至是超地球，都可以转变为“ Oumuamua大小的碎片”。

这项工作支持了对大量类似Oumuamua的星际物体的估计。由于这些物体可能会穿过可居住区域的区域，因此不能排除它们可能运输能够产生生命的物质（称为泛精子症）的可能性。“这是一个非常新的领域。这些星际物体可以提供有关行星系统如何形成和演化的关键线索。”

林说：“‘Oumuamua只是冰山一角。我们预计，未来的维拉C.鲁宾天文台将通过观测进一步发现更多具有类似特征的星际游客。”

美国海军科学院天文学家马修·奈特（Matthew Knight）是Oumuamua国际空间科学研究所团队的联合负责人，但并未参与这项新研究。他说，这项工作“在解释Oumuamua的各种异常特性方面做了出色的工作，单一，连贯的模型。”

“随着未来几年内发现未来的星际天体，看看是否有类似'Oumuamua的特性将是非常有趣的。如果是这样，则可能表明该研究中描述的过程是广泛的。

有关此研究的更多信息，请阅读第一个已知的星际物体“ Oumuamua的起源”。

参考：张允和林道格拉斯（Douglas N. C. Lin）于2020年4月13日在《自然天文学》杂志上发表的“潮汐破碎化是1I / 2017 U1（Oumuamua）的起源”一书。
10.1038 / s41550-020-1065-8