Kunne Oumuamua være et udenjordisk solsejl?

Den 19. oktober 2017, Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System-1 (Pan-STARRS-1) på Hawaii annoncerede den første nogensinde påvisning af en interstellar asteroide, navngivet 1I/2017 U1 (aka, "Oumuamua). I månederne efter, der blev udført flere opfølgende observationer, der gjorde det muligt for astronomer at få en bedre idé om dens størrelse og form, samtidig med at den afslørede, at den havde karakteristika af både en komet og en asteroide.

Interessant nok, der har også været nogle spekulationer om, at baseret på dens form, 'Oumuamua kan faktisk være et interstellart rumfartøj (Breakthrough Listen overvågede det endda for tegn på radiosignaler!). En ny undersøgelse foretaget af et par astronomer fra Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) har taget det et skridt videre, tyder på, at 'Oumuamua faktisk kan være et let sejl af udenjordisk oprindelse.

Undersøgelsen - "Kunne solstrålingstryk forklare" Oumuamuas ejendommelige acceleration?, ", som for nylig dukkede op på nettet – blev udført af Shmuel Bialy og prof. Abraham Loeb. Hvorimod Bialy er postdoc-forsker ved CfA's Institute for Theory and Computation (ITC), Prof. Loeb er direktør for ITC, Frank B. Baird Jr. professor i naturvidenskab ved Harvard University, og lederen af ​​Breakthrough Starshot Advisory Committee.

For at opsummere, 'Oumuamua blev første gang opdaget af Pan-STARRS-1 undersøgelsen 40 dage efter, at den kom tættest på solen (den 9. september, 2017). På dette tidspunkt, det var omkring 0,25 AU fra solen (en fjerdedel af afstanden mellem Jorden og solen), og allerede på vej ud af solsystemet. Til den tid, astronomer bemærkede, at den så ud til at have en høj densitet (indikerende en stenet og metallisk sammensætning), og at den drejede hurtigt.

Selvom den ikke viste nogen tegn på afgasning, da den passerede tæt på vores sol (hvilket ville have indikeret, at det var en komet), et forskerhold var i stand til at opnå spektre, der indikerede, at 'Oumuamua var mere iset end tidligere antaget. Derefter, da den begyndte at forlade solsystemet, Hubble-rumteleskopet tog nogle endelige billeder af 'Oumuamua, der afslørede noget uventet adfærd.

Efter at have undersøgt billederne, et andet internationalt forskerhold opdagede, at 'Oumuamua var steget i hastighed, i stedet for at bremse som forventet. Den mest sandsynlige forklaring, de hævdede, var, at 'Oumuamua udluftede materiale fra sin overflade på grund af solvarme (også kendt som udgasning). Udgivelsen af ​​dette materiale, som er i overensstemmelse med hvordan en komet opfører sig, ville give 'Oumuamua det konstante skub, det var nødvendigt for at opnå dette boost i hastighed.

Til dette, Bialy og Loeb giver en modforklaring. Hvis 'Oumuamua i virkeligheden var en komet, hvorfor oplevede den så ikke afgasning, når den var tættest på vores sol? Ud over, de citerer anden forskning, der viste, at hvis udgasning var ansvarlig for accelerationen, det ville også have forårsaget en hurtig udvikling i 'Oumuamuas spin (som ikke blev observeret).

I bund og grund, Bialy og Loeb overvejer muligheden for, at 'Oumuamua faktisk kunne være et let sejl, en form for rumfartøj, der er afhængig af strålingstryk for at generere fremdrift - svarende til det, som Breakthrough Starshot arbejder på. I lighed med hvad der er planlagt for Starshot, dette lette sejl kan være sendt fra en anden civilisation for at studere vores solsystem og lede efter tegn på liv. Som prof. Loeb forklarede til Universe Today via e-mail:

"Vi forklarer den overskydende acceleration af 'Oumuamua væk fra solen som et resultat af den kraft, som sollyset udøver på dens overflade. For at denne kraft skal forklare målt overskydende acceleration, objektet skal være ekstremt tyndt, af størrelsesorden en brøkdel af en millimeter i tykkelse, men titusinder i størrelse. Dette gør objektet let i forhold til dets overfladeareal og gør det muligt at fungere som et let sejl. Dens oprindelse kunne enten være naturlig (i det interstellare medium eller proto-planetariske skiver) eller kunstig (som en sonde sendt til en rekognosceringsmission ind i det indre område af solsystemet)."

Baseret på dette, Bialy og Loeb gik i gang med at beregne den sandsynlige form, tykkelse, og masse-til-areal-forhold, som sådan en kunstig genstand ville have. De forsøgte også at bestemme, om dette objekt ville være i stand til at overleve i det interstellare rum, og om det ville være i stand til at modstå trækspændingerne forårsaget af rotation og tidevandskræfter.

Det, de fandt, var, at et sejl, der kun var en brøkdel af en millimeter tykt (0,3-0,9 mm) ville være tilstrækkeligt til, at et ark af fast materiale kunne overleve rejsen gennem hele galaksen – selvom dette afhænger meget af 'Oumuamuas massetæthed ( som ikke er veltrænet). Tykt eller tyndt, dette sejl ville være i stand til at modstå kollisioner med støvkorn og gas, der gennemsyrer det interstellare medium, samt centrifugal- og tidevandskræfter.

Med hensyn til hvad et udenjordisk let sejl ville gøre i vores solsystem, Bialy og Loeb giver nogle mulige forklaringer på det. Først, de antyder, at sonden faktisk kan være et nedlagt sejl, der flyder under påvirkning af tyngdekraften og stjernestråling, ligner affald fra skibsvrag, der flyder i havet. Dette ville hjælpe med at forklare, hvorfor Breakthrough Listen ikke fandt beviser for radiotransmissioner.

Loeb illustrerede denne idé yderligere i en nylig artikel, han skrev for Scientific American, hvor han foreslog, at 'Oumuamua kunne være det første kendte tilfælde af et kunstigt relikvie, som flød ind i vores solsystem fra det interstellare rum. Hvad mere er, han bemærker, at lyssejl med lignende dimensioner er blevet designet og konstrueret af mennesker, herunder det japansk-designede IKAROS-projekt og Starshot-initiativet, som han er involveret i.

"Denne mulighed etablerer et potentielt grundlag for en ny grænse for rumarkæologi, nemlig studiet af relikvier fra tidligere civilisationer i rummet, " Loeb skrev. "At finde beviser for rumskrammel af kunstig oprindelse ville give et bekræftende svar på det ældgamle spørgsmål "Er vi alene?". Dette ville have en dramatisk indvirkning på vores kultur og tilføje et nyt kosmisk perspektiv til betydningen af ​​menneskelig aktivitet."

På den anden side, som Loeb fortalte Universe Today, 'Oumuamua kunne være et aktivt stykke fremmedteknologi, der kom til at udforske vores solsystem, på samme måde som vi håber at udforske Alpha Centauri ved hjælp af Starshot og lignende teknologier:

"Alternativet er at forestille sig, at 'Oumuamua var på en rekognosceringsmission. Grunden til, at jeg overvejer rekognosceringsmuligheden, er, at antagelsen om, at 'Oumumua fulgte en tilfældig bane, kræver produktion af ~10^{15} sådanne objekter per stjerne i vores galakse Denne overflod er op til hundrede millioner gange mere end forventet fra solsystemet, baseret på en beregning, som vi lavede tilbage i 2009. En overraskende høj overflod, medmindre "Oumuamua er en målrettet sonde på en rekognosceringsmission og ikke et medlem af en tilfældig population af objekter."

Ifølge Loeb, at der også er det faktum, at 'Oumuamuas bane bragte den til inden for 0,25 AU fra solen, som er en god bane til at opsnappe Jorden uden at opleve for meget solbestråling. Ud over, den kom inden for 0,15 AU fra Jorden, som kunne have været resultatet af orbitalkorrektioner designet til at lette en forbiflyvning.

Skiftevis, han udtaler, at det er muligt, at hundredvis af sådanne sonder kunne sendes, så en af ​​dem kom tæt nok på Jorden til at studere den. Det faktum, at Pan STARRS-1-undersøgelsen næppe opdagede 'Oumuamua på dens nærmeste tilgang, kunne ses som en indikation af, at der er mange andre sådanne objekter, der ikke blev opdaget, som styrker argumentet for, at 'Oumuamua er en af ​​mange sådanne sonder.

I betragtning af at astronomer for nylig konkluderede, at vores solsystem sandsynligvis har fanget tusindvis af interstellare objekter som 'Oumuamua, dette åbner mulighed for fremtidige detektioner, som kunne hjælpe med at bevise (eller modbevise) sagen for et interstellart let sejl.

Naturligt, Bialy og Loeb erkender, at der stadig er for mange ubekendte til at sige med nogen sikkerhed, hvad 'Oumuamua virkelig er. Og selvom det tilfældigvis er et stykke naturlig klippe, all other asteroids and comets that have previously been detected have had mass-to-area ratios orders of magnitude larger than the current estimates for 'Oumuamua.

At, and the fact that radiation pressure appears to be capable of accelerating it, would mean that 'Oumuamua represents a new class of thin interstellar material that has never before been seen. Hvis sandt, that opens up a whole new set of mysteries, such as how such material was produced and by what (or whom).

While it has been beyond the reach of our telescopes for almost a year now, 'Oumuamua is sure to remain the subject of intense study for many years to come. And you can bet astronomers will be on the lookout for more of them! Trods alt, "the Ramans do everything in threes, " right?