Hvor kommer den funky-formede komet Oumuamua fra?

Som en fartkugle, der blev affyret fra et ukendt og fjernt stjernesystem, den interstellare komet 'Oumuamua strømmede gennem vores solsystem og blev først set sidste år, efter at den havde slynget af vores sols tyngdekraft og trak sig tilbage i dybt rum.

Rumsten fra andre stjerner summer uundgåeligt vores solsystem hele tiden, men 'Oumuamua var først at blive positivt identificeret som en interstellar interloper. Men hvor kom det egentlig fra? Godt, astronomer er i sagen, og de har nu en grov ide om, hvor i vores galakse 'Oumuamua's fødested kan være placeret.

Ved hjælp af ultrapræcise stjernemålinger foretaget af European Space Agency's Gaia-mission og nogle komplekse talknusninger, en international gruppe forskere var i stand til at undersøge den interstellare komets vej for at se, hvilke stjerner, over millioner af år med rejsetid, det er måske stødt på sin rejse. Derved, de har indsnævret det til fire kandidatstjernesystemer, hvor 'Oumuamua i sidste ende kan være kommet fra.

Et mystisk objekt

Siden dens opdagelse, 'Oumuamua har været et varmt emne. Da den første gang blev set, astronomer bemærkede, at den var formet som en snurrende cigar (eller en funky pandekage), en egenskab, der kan afsløre interessante ting om, hvordan den blev dannet. De vidste også, at det ikke stammer fra vores solsystem; den kørte for hurtigt og på en hyperbolsk bane. Med andre ord, tyngdekraften i vores sol var for svag til at holde den i kredsløb. Derefter, opfølgningsobservationer afslørede ingen gasudledning fra kandidatkometen, foreslår, at måske, det var faktisk en asteroide blottet for is.

"Er det en asteroide eller er det en komet?" debatten blev endelig afgjort, da astronomer beregnede 'Oumuamua's bane og indså, at den havde fået et lille løft, da den blev opvarmet af vores sol - udluftende gas fra fordampende is blev frigivet, skaber et lille tryk for at fremskynde det. Dette betød, at selvom objektet ikke havde en tydelig koma og hale, der normalt var forbundet med kometer, det var ikke desto mindre en komet.

Med alle disse oplysninger i hånden, den næste opgave var at identificere dens oprindelse, og astronomer har forsøgt netop det med en overraskende grad af præcision. De beskriver deres indsats i en undersøgelse, der blev accepteret i september 2018 til offentliggørelse i The Astronomical Journal.

'Oumuamua's rejse

Den interstellare komet havde drevet gennem det interstellare rum i ukendte millioner af år, men ved at spore sin bane tilbage gennem solsystemet, astronomer kunne få en generel idé om, hvor objektet rejste fra i vores galakse, og hvilke stjerner det kan have stødt på undervejs. For at få hjælp henvendte de sig til det store udvalg af oplysninger fra Gaia's Data Release 2 (GDR2), som blev stillet til rådighed for det videnskabelige samfund i april.

"GDR2 giver os 3D-positioner og 3D-hastigheder til 7 millioner stjerner, "astronomen Coryn Bailer-Jones, der arbejder på Max Planck Institute for Astronomy i Heidelberg, Tyskland, forklarer. "Uden sådanne oplysninger ville det være umuligt at spore stjernernes baner tilbage i tiden."

Før Gaia, det bedste datasæt, vi havde, kom fra den europæiske Hipparcos -satellit, som var i drift indtil 1993 og den første mission til at udføre præcisionsastrometri (en astronomisk metode til måling af stjerners positioner og bevægelser) og suppleret med andre jordbaserede undersøgelser. Denne database indeholder 2,5 millioner stjerner. Lanceret i 2013, Gaia er langt mere avanceret og indeholder præcise oplysninger om positionerne, bevægelser og afstand på 1.3 milliard stjerner. Syv millioner af dem indeholder også oplysninger om deres radiale hastighed (dvs. den hastighed, hvormed stjernen bevæger sig enten mod eller væk fra os). Yderligere 220, 000 stjerner blev føjet til analysen, for hvilken deres radiale hastigheder var kendt.

Ved at kende det himmelområde, som 'Oumuamua stammer fra, Bailer-Jones og hans team kunne vælge 4, 500 stjerner fra GDR2, som den interstellare rejsende kan have stødt på på sin lange rejse. Men for at indsnævre dette tal yderligere, de måtte vende tiden tilbage og spore disse stjerners bevægelser og se om 'Oumuamua's vej gennem galaksen ville have krydset, eller kom tæt på, deres historiske bevægelser.

Denne analyse kan virke som en umulig opgave. Trods alt, der er mange stjerner, der skaber et helter-skelter-lignende tyngdekraftslandskab, hvorigennem 'Oumuamua ville have rejst. Hvordan beregnede forskerne dens vej?

"I princippet, vi skulle kende stien og massen for hver stjerne i galaksen, såvel som det mørke stof, for at spore baner tilbage i tiden, "forklarer Bailer-Jones." I praksis, dette er ikke nødvendigt; vi kan tilnærme det ved hjælp af en jævn gravitationspotentialemodel, som tager hensyn til både det synlige stof og det mørke stof [i vores galakse]. "

Der er et problem med at foretage denne tilnærmelse, imidlertid. Denne model udvikler sig ikke med tiden, og den mister præcision over længere tidsrammer. "Følgelig, mens vi kan være rimeligt sikre på at spore baner tilbage i tiden i nogle få titusinder af år, udover det bygger usikkerhederne for meget op til, at vi kan sige noget med god tillid, " han siger.

'Oumuamua's Home?

Det er ikke at sige, at forskerne ikke har kandidater. Faktisk, de har fundet fire dværgstjerner, som 'Oumuamua rejste ret tæt på og er inden for fejlmargen som kometens oprindelige hjem.

Det nærmeste pass blev foretaget med den rødlige dværgstjerne HIP 3757 for cirka 1 million år siden. Ved den lejlighed, forskerne beregner, at 'Oumuamua kom inden for 1,96 lysår efter stjernen, gør det til en mulig kandidat som 'Oumuamua's hjem. Imidlertid, stjernens store relative hastighed (den bevæger sig i et voldsomt tempo på 25 kilometer, eller 15,5 miles, pr. sekund) gør dette mindre sandsynligt.

Det næste tætteste pas var for 3,8 millioner år siden med den sollignende stjerne HD 292249. Denne stjernes relative hastighed på 10 kilometer i sekundet gør den til en mere sandsynlig konkurrent som 'Oumuamua's hjem. Møder med de to andre stjerner - navngivne, men tidligere katalogiseret af andre undersøgelser - fandt sted for 1,1 og 6,3 millioner år siden og rejser med mellemhastigheder. Astronomer ved ikke, om nogen af ​​disse stjerner har deres eget planetariske system. At skubbe en komet som 'Oumuamua ud i det interstellare rum, tilstedeværelsen af ​​en stor gasgigantplanet vil sandsynligvis være nødvendig for at levere tyngdekraften.

Disse fire stjerner er ikke de eneste kandidater, imidlertid, de er bare de bedste kandidater, forskerne har fundet ved hjælp af de nuværende datasæt, der blev stillet til rådighed af Gaia. Efterhånden som flere oplysninger om flere stjerner registreres af undersøgelsesmissionen, flere mulige kandidater kan præsentere sig selv som 'Oumuamua's hjem.

Gaia's Data Release 3 (GDR3) skulle komme i 2021, tilføjer Bailer-Jones, som også er medlem af Gaia Data Processing and Analysis Consortium. Denne udgivelse vil tilføje flere radiale hastighedsdata og skulle indsnævre søgningen efter 'Oumuamua's oprindelse. "Dette vil give os mulighed for at spore mange flere stjerners baner tilbage, " han siger, "om der er bedre hjemmekandidater blandt dem, vi ved det ikke. Vi bliver nødt til at gøre det for at finde ud af det. "

Oort Cloud er muligvis hjemsted for mere end en billion kometer, ifølge NASA. Astronomer tror, ​​at det fjerne område i rummet omgiver solen, planeterne og Kuiperbæltet.