行蹤詭異的「奧陌陌」究竟是什麼?哈佛天文學家:外星人的光帆

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2017年10月19日,夏威夷的全景測量望遠鏡和快速反應系統-1(Pan-STARRS-1)宣布首次發現星際小行星,名為1I / 2017 U1(又名「Oumuamua」奧陌陌)。隨後幾個月天文學家進行了多次跟蹤觀察,進一步了解它的大小和怪異形狀,同時發現它既具有彗星的特徵,也具有小行星的特徵。

有趣的是,根據它的形狀同時也出現了一些推測,認為奧陌陌實際上可能是一個星際飛船,另外「突破聆聽」搜尋行動甚至在一直監聽它是否發出無線電信號。哈佛大學史密森天體物理中心(CFA)的兩位天文學家的研究更近一步,他們認為奧陌陌實際上可能是一個來自外星的光帆。

這項題目為「太陽輻射壓力可以解釋奧陌陌特殊的加速度」的研究最近發布在網上,作者是 Shmuel Bialy和Abraham Loeb教授,Bialy是CFA所屬的理論與計算研究所(ITC)的博士後研究員,而Leob教授是ITC的主任,哈佛大學的科學教授,同時還擔任「突破攝星」顧問委員會的主席。

回顧一下,奧陌陌在距離太陽最近點大約40天後(2017年9月9日)被Pan-STARRS-1觀測衛星發現。這個最近點距離太陽大約0.25 AU(地球到太陽距離的四分之一),現在它已經在離開太陽系的路上了。當時,天文學家們注意到它的密度似乎很高,這表明它是巖石和金屬組成的,而且它在快速旋轉。

當它靠近我們的太陽時,沒有顯示出任何氣體逸出的跡象,但一個研究小組獲得的光譜能夠表明,奧陌陌比之前認為的更加冰冷。然後當它開始離開太陽系時,哈勃太空望遠鏡拍下了奧陌陌的最後圖像,其中出現一些意想不到的狀態。

檢查圖像之後,另一個國際研究小組發現,奧陌陌的速度增加了,而不是如預期地放緩。他們聲稱,最可能的解釋是奧陌陌由於太陽能加熱(亦稱脫氣),從其表面排放了物質。這種物質的釋放與彗星的行為一致,它們可以幫助奧陌陌做到速度提升的穩步推進。

對此,兩位研究人員Bialy和Leob提供了相反解釋。如果奧陌陌實際上是一顆彗星,那麼當它最接近太陽時,為什麼它沒有排放氣體?此外如果排氣負責加速,那將會導致奧陌陌的快速旋轉,然而科學家並未觀察到這種情形。

所以兩位研究人員從本質上認為:奧陌陌實際上可能是一個光帆,這是太空器的一種形式,它依賴於輻射壓力來產生推進力,類似於地球人類正在進行的「突破攝星」(Starshot)。這種光帆也許來自另外一個文明,它們對我們的太陽系進行研究同時尋找生命跡象。

研究人員認為,奧陌陌遠離太陽時候產生的額外的加速度是陽光在其表面上施加推進力的結果。對於過量加速度,對象必須是非常薄,厚度為幾分之一毫米,尺寸為幾十米的物體。這樣的特性才能使得物體表面具有輕量特性適合用做光帆。其來源可以是自然的(在星際介質或原行星盤中形成)或人造(作為發送到太陽系的內部區域執行偵查任務的探測器)。

基於以上分析,兩位研究人員計算了類似奧陌陌這樣的人為物體的可能的形狀,厚度,和質量與面積比,他們還試圖確定這個物體是否能夠在星際空間中幸存,以及它是否能夠承受由旋轉和潮汐力引起的拉伸應力。

他們發現,只需要不到一個毫米(0.3-0.9毫米)的厚度就足以讓堅固材料組成的薄帆在整個星系的旅程中幸存下來,盡管這在很大程度上取決於奧陌陌的質量密度。這種帆能夠承受與星際塵埃顆粒以及氣體滲透介質的碰撞,以及離心和潮汐力的影響。

至於外星光帆在我們太陽系的作用,Bialy和Loeb給出了一些可能的解釋。首先,他們認為探測器實際上可能是一個在重力和恒星輻射影響下漂浮的廢棄帆,類似於海洋中漂浮的沉船殘骸。這將有助於解釋為什麼「突破聆聽」搜尋沒有發現無線電傳輸的證據。

Leob進一步闡述了他的觀點,奧陌陌可能是第一個從星際空間漂浮進入太陽系的人工遺物。更重要的是,他指出,它的尺寸與人類設計製造的光帆相近,包括日本設計的IKAROS項目和他所參與的「突破攝星」計劃(Starshot)。

如果奧陌陌真的是來自太空的另外的文明遺跡,這意味著空間考古學存在一個新的前沿領域。尋找更多的來自太空文明的遺物,將會回答我們一個存在已久的問題,「我們在宇宙中是孤單存在的嗎?」。

另一種可能,奧陌陌可能是探索我們的太陽的一種先進的外星科技,就像我們人類希望使用突破攝星Starshot和類似的技術探索半人馬座阿爾法星一樣;奧陌陌的軌道距離離太陽只有0.25 AU,這條軌道可以很好地攔截地球避免受到太多太陽輻射;此外它距離地球0.15天文單位,也可能是為了進行太陽飛近探測所實施的軌道校正。

科學家認為未來可以發送幾百個探測器,靠近類似奧陌陌這樣的神秘物體進行近距離研究。STARRS-1在奧陌陌距離太陽最近的時候幾乎探測不到,這意味著也許有數量眾多的未知物體在我們的宇宙中,只是我們無法發現。根據最新的天文學研究,我們的太陽系可能已經捕獲了成千上萬的類似的奧陌陌的星際物體,未來將會驗證奧陌陌是否真的是星際光帆。

如果奧陌陌確實是星際光帆,那意味著一種前所未有的新型超薄星際材料的存在。又一條新的神秘面紗等待科學家破譯,例如這些材料是如何產生的以及由誰產生的。現在我們的望遠鏡已經無法觀測奧陌陌,但相信它在未來的許多年里仍然是一個會引起激烈爭論的焦點。

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