Sporing af det interstellare objekt Oumuamua til sit hjem

Et team af astronomer ledet af Coryn Bailer-Jones fra Max Planck Institute for Astronomy har sporet interstellarobjektet 'Oumuamua til flere mulige hjemmestjerner. Objektet blev opdaget i slutningen af ​​2017 - dette var første gang astronomer har været i stand til at observere et astronomisk objekt fra et andet stjernesystem, der besøger vores eget solsystem. Bailer-Jones og hans kolleger brugte data fra ESAs astrometri-satellit Gaia til at finde fire plausible stjerner, hvor 'Oumuamua kunne have begyndt sin lange rejse, for mere end en million år siden.

Opdagelsen af ​​det interstellare objekt, der nu er kendt som 'Oumuamua i oktober 2017, var en premiere:for første gang, astronomer var i stand til at besøge et interstellært objekt, der besøgte vores solsystem. Desværre, den besøgende blev kun fanget, da den forlod, men astronomer var stadig i stand til at bruge jordbaserede og rumteleskoper til at måle objektets bevægelse.

Nu, en gruppe astronomer ledet af Coryn Bailer-Jones har formået at spore 'Oumuamuas bevægelse og at identificere fire kandidatstjerner, hvor det interstellare objekt kunne have sin oprindelse. Tidligere undersøgelser havde forsøgt lignende rekonstruktioner af 'Oumuamua's oprindelse, men var ikke kommet med sandsynlige kandidater.

En afgørende ny ingrediens

Disse tidligere undersøgelser manglede en afgørende ingrediens:i juni 2018, en gruppe ledet af ESA -astronomen Marco Micheli havde vist, at 'Oumuamua's bane i solsystemet ikke er et objekt i frit fald, det er, af et objekt, der udelukkende bevæger sig under påvirkning af tyngdekraften. I stedet, der var en ekstra acceleration, da objektet var tæt på Solen. Den sandsynlige forklaring er, at 'Oumuamua har en lighed med en komet - med is, der, ved tilstrækkelig opvarmning af sollys, producerer gas, der igen vil accelerere kildeobjektet som en overordentlig svag raketmotor. Selvom den er svag-udledningen ikke var synlig på billeder som den er med kometer tæt på Solen-er den for stor til at blive ignoreret, når man sporer kredsløbet tilbage.

Den nye undersøgelse af Bailer-Jones og kolleger tager højde for, hvordan 'Oumuamua's bane har ændret sig, da objektet passerede tæt på Solen, at give astronomerne et præcist skøn over den retning, objektet oprindeligt kom fra, samt den hastighed, hvormed den kom ind i vores solsystem.

Udnytter Gaias skattekiste af data

Det kan tage sig af hvordan 'Oumuamua kom ind i solsystemet, men hvad med stjernerne, den stødte på undervejs, og deres kombinerede tyngdekraft, der vil have påvirket objektets bane? For denne del af genopbygningen, Bailer-Jones gjorde brug af en skattekiste af data, som ESAs Gaia-mission udgav netop i april, Gaia's Data Release 2 (DR2). Som leder af en af ​​de grupper, der har ansvaret for at forberede Gaia -data til brug for det videnskabelige samfund, Bailer-Jones er meget bekendt med dette særlige datasæt. I særdeleshed, DR2 indeholder præcise oplysninger om positioner, bevægelse på himlen, og parallaks (som et mål for afstand), for 1,3 milliarder stjerner. For syv millioner af dem, der er også oplysninger om stjernens radiale hastighed, det er, dens bevægelse direkte væk fra eller mod os. Ved hjælp af den astronomiske database Simbad, astronomerne inkluderede yderligere 220 000 stjerner i deres undersøgelse, for hvilken radialhastighed kun er tilgængelig fra Simbad -databasen.

Næste, astronomerne kiggede på en omtrentlig track-back:et forenklet scenario, hvor både 'Oumuamua og alle stjernerne bevæger sig langs lige linjer, ved konstante hastigheder. Fra dette scenario, de valgte omkring 4500 stjerner, der var lovende kandidater til et tættere møde med 'Oumuamua. Så kom det næste trin:Sporing af tidligere forslag til disse kandidater, og for 'Oumuamua ved hjælp af en udglattet version af tyngdekraftsindflydelsen af ​​alt stof i vores hjemmegalakse (det "udglattede galaktiske potentiale").

Leder efter kandidatboliger

Forskellige undersøgelser havde allerede antydet, at 'Oumuamua blev skubbet ud fra hjemstjernens planetariske system under planetdannelsesfasen, da der fløj mange små objekter ("planetesimaler") rundt, som interagerer med kæmpe planeter i systemet. Objektets hjemmestjerne har sandsynligvis to nøgleegenskaber:at spore tilbage 'Oumuamua's bane vil føre os direkte tilbage til, eller i det mindste meget tæt på, hjemmestjernen. Ud over, den relative hastighed for 'Oumuamua og dens hjemmestjerne er sandsynligvis forholdsvis langsom - objekter skubbes typisk ikke ud af deres hjemmesystemer ved store hastigheder.

Bailer-Jones og hans kolleger fandt fire stjerner, der er mulige kandidater til 'Oumuamua's hjemverden. Alle fire er dværgstjerner. Den, der kom tættest på 'Oumuamua, for mindst en million år siden, er den rødlige dværgstjerne HIP 3757. Den nærmede sig inden for cirka 1,96 lysår. I betragtning af de usikkerheder, der ikke er taget højde for i denne rekonstruktion, det er tæt nok til, at 'Oumuamua stammer fra sit planetsystem (hvis stjernen har en). Imidlertid, den forholdsvis store relative hastighed (ca. 25 km/s) gør det mindre sandsynligt, at dette er 'Oumuamua's hjem.

Den næste kandidat, HD 292249, ligner vores sol, var lidt mindre tæt på objektets bane for 3,8 millioner år siden, men med en mindre relativ hastighed på 10 km/s. De to ekstra kandidater mødte 'Oumuamua 1.1 og 6.3 millioner år siden, henholdsvis, ved mellemhastigheder og afstande. Disse stjerner er tidligere blevet katalogiseret ved andre undersøgelser, men lidt vides om dem.

Yderligere anvisninger

Selvom disse fire er sandsynlige kandidater, den rygende pistol mangler stadig. For at skubbe 'Oumuamua ud med de observerede hastigheder, hjemmesystemet ville have været nødvendigt for at have en passende kæmpe planet, der kunne slynge 'Oumuamua ind i rummets dybder. Indtil nu, ingen sådan planet er blevet opdaget omkring disse stjerner - men da ingen af ​​stjernerne er blevet undersøgt nøje for planeter indtil videre, det kan meget vel ændre sig i fremtiden.

Undersøgelsen er også begrænset af det begrænsede antal radiale hastigheder, der er inkluderet i Gaias anden datafrigivelse. Gaias tredje frigivet, forudset for 2021, skulle give sådanne data til en prøve af stjerner ti gange større, hvilket kan føre til identifikation af yderligere kandidater. Søgningen efter 'Oumuamuas hjem fortsætter. Undersøgelsen præsenteret her præsenterer interessante kandidater, men vi har ikke helt fulgt vores interstellare besøgende hjem hele vejen, endnu.

Det arbejde, der er beskrevet her, accepteres til offentliggørelse i Astrofysisk Journal som Bailer-Jones et al. 2018, "Troværdige hjemmestjerner i det interstellare objekt 'Oumuamua fundet i GaiaDR2."