Interstellare objekter som Oumuamua styrter sandsynligvis ind i solen hvert 30. år

Den 19. oktober 2017, Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System-1 (Pan-STARRS-1) på Hawaii annoncerede den første nogensinde påvisning af et interstellart objekt, navngivet 1I/2017 U1 (aka. 'Oumuamua). I månederne efter, der blev udført flere opfølgende observationer for at lære mere om denne besøgende, samt løse striden om, hvorvidt det var en komet og en asteroide.

I stedet for at løse tvisten, yderligere observationer uddybede kun mysteriet, endda giver anledning til forslag om, at det kunne være et udenjordisk solsejl. Af denne grund, videnskabsmænd er meget interesserede i at finde andre eksempler på 'Oumuamua-lignende objekter. Ifølge en nylig undersøgelse foretaget af et hold af Harvard-astrofysikere, det er muligt, at interstellare objekter kommer ind i vores system og ender med at falde ind i vores sol noget regelmæssigt.

Studiet, "Skruer op for varmen på 'Oumuamua, " optrådte for nylig online og blev indsendt til offentliggørelse til Astrofysiske tidsskriftsbreve . Undersøgelsen blev udført af John Forbes – en stipendiat ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics' Institute for Theory and Computation (ITC) – og prof. Abraham Loeb – direktøren for ITC, Frank B. Baird Jr. Prof. of Science og formanden for Astronomiafdelingen ved Harvard University.

For at opsummere, da 'Oumuamua først blev opdaget, objektet var omkring 0,25 AU fra solen og allerede på vej ud af solsystemet. Baseret på dens bane, det blev konkluderet, at 'Oumuamua var ekstra-sol-oprindelse, snarere end at være et langtidsobjekt, der opstod i Oort-skyen. Astronomer bemærkede også, at den så ud til at have en høj densitet (individerende en stenet og metallisk sammensætning), og at den drejede hurtigt.

Dette gav anledning til teorien om, at snarere end at være en interstellar komet, 'Oumuamua var faktisk en interstellar asteroide. Dette var i overensstemmelse med det faktum, at den ikke oplevede nogen udgasning eller dannede en hale, når den kom tættest på solen. Imidlertid, da 'Oumuamua begyndte at finde vej ud af solsystemet, et andet forskerhold bemærkede, at det oplevede en stigning i hastigheden.

Denne mærkelige adfærd fik endnu en gang videnskabsmænd til at antage, at 'Oumuamua kan være en komet, da udgasning som følge af solvarme ville forklare dens pludselige hastighedsændring. Desværre, mellem det faktum, at objektet ikke havde oplevet nogen afgasning tættere på solen, eller oplevet en hurtig udvikling i dets spin (som ledsager den pludselige frigivelse af materiale), videnskabsmændene var endnu en gang rådvilde.

Som nævnt, dette gav anledning til ideen om, at 'Oumuamua i virkeligheden kunne være et let sejl, som oprindeligt blev foreslået i en anden undersøgelse af prof. Loeb og Shmuel Bialy (en postdoc-forskning med ITC). I bund og grund, et let sejl er en form for rumfartøj, der er afhængig af strålingstryk for at generere fremdrift, hvilket ville forklare, hvorfor objektet accelererede, når det bevægede sig væk fra solen.

Uanset dens sande natur, det faktum, at 'Oumuamua har trodset klassificeringen, har gjort det til genstand for stor interesse. Som prof. Loeb fortalte Universe Today:

"Opdagelsen af ​​'Oumuamua giver os mulighed for at kalibrere overfloden af ​​interstellare objekter af dens størrelse, baseret på undersøgelsestiden og følsomheden af ​​Pan STARRS-teleskoperne. Der burde være omkring en kvadrillion (10 ¹⁵ ) sådanne objekter pr. stjerne i Mælkevejen. En lille brøkdel af disse objekter passerer nær Jupiter og sparker den nok til at blive fanget i systemsystemet."

I en tidligere undersøgelse, Prof. Loeb og Manasvi Lingam (en postdoc-forsker ved ITC) beregnede, at solsystemet er vært for anslået 6, 000 fangede interstellare objekter. I en opfølgende undersøgelse, Loeb og Amir Siraj identificerede fire kandidater til mulig undersøgelse og indikerede, at mange flere sandsynligvis vil blive fundet med Large Synoptic Survey Telescope (LSST) - som endda kunne blive studeret af en robotmission i den nærmeste fremtid.

"Dette er en måde at lære om strukturen og sammensætningen af ​​'Oumuamua-lignende interstellare objekter, " sagde Loeb. "I vores nye papir foreslog vi i stedet at studere dampen, der produceres, når sådanne genstande passerer tæt på solen og bliver fordampet af den intense solvarme. Vi har beregnet sandsynligheden for, at det sker, huske på, at 'Oumuamua ikke viste nogen tegn på en komethale eller kulstofbaseret gas, da den ikke passerede tæt nok på solen.

Dette forslag vil bygge på den veletablerede tradition for at undersøge kometernes spektre, når de passerer tæt på solen for at lære mere om deres oprindelse. Ved at bestemme produktionshastighederne for vand, diatomisk kulstof (C ₂ ), cyanid (CN), og aminoradikaler (NH ₂₎ – såvel som kometens dynamiske egenskaber – er forskerne i stand til at bestemme, hvilken del af den protoplanetariske skive kometen sandsynligvis er dannet i.

Ved at anvende dette på kroppe i solsystemet, Forbes og Loeb forsøgte at begrænse, hvor ofte interstellare besøgende passerer tæt på vores sol. Dette bestod i at bruge den kendte bane fra 'Oumumua og Monte Carlo-metoden (hvor tilfældig prøvetagning bruges til at opnå numeriske værdier) til at bestemme den forventede fordeling af kredsløbene for interstellare objekter i nærheden af ​​solen.

Fra dette, de var i stand til at opnå skøn over, hvor ofte genstande kolliderer med vores sol, og hvor mange af disse, der sandsynligvis er af interstellar oprindelse. Som Loeb sagde:

"Vi har fundet ud af, at sådanne objekter kolliderer med solen en gang hvert 30. år, mens omkring 2 passerer inden for Merkurs kredsløb hvert år. Vi identificerede foretrukne orienteringer for interstellare objekters kredsløb og konkluderede, at mindst et af de kendte solsystemobjekter er ekstrasolar i oprindelse."

Forbes og Loeb identificerede også de sandsynlige orbitale orienteringer, som objekter uden for solen ville have i vores solsystem, ved hjælp af data fra International Celestial Reference System (ICRS). Som med den tidligere undersøgelse udført af Loeb og Lingam, de identificerede endda nogle kendte objekter i solsystemet, som har disse orienteringer.

Disse blev hentet fra NASA's JPL Small-Body Database, hvoraf størstedelen tilhører Kreutz-gruppen – en familie af solgræssende kometer, der har baner, som bringer dem ekstremt tæt på solen ved perihelium. Af disse, Forbes og Loeb identificerer et par stykker, der kunne være af interstellar oprindelse baseret på hældningen af ​​deres baner.

"I fremtiden, mange flere interstellare objekter vil sandsynligvis blive opdaget af LSST, " sagde Loeb. "Et andet teleskop med potentiale til at opdage solgræssende kometer er det kommende Daniel K. Inoue Solar Telescope (DKIST), som ligger lige ved siden af ​​Pan STARRS-observatoriet på Mount Haleakala på Hawaii. DKIST vil observere solen ved høj rumlig og tidsmæssig opløsning, og er udstyret med flere spektro-polarimetre. DKISTs muligheder for at studere solgræssende kometer kan være begrænset af dens mangel på en koronograf til at blokere sollyset, men dens hidtil usete følsomhed og opløsning kan give interessante opdagelser."

Denne seneste undersøgelse kan hjælpe med at informere fremtidige undersøgelser af interstellare objekter, som kunne afsløre, hvilke slags forhold der er til stede i ekstrasolar-systemer uden at skulle sende robotmissioner for at studere dem direkte. Hvis vi antager, at nogle af disse genstande er kunstige, de kunne også løse Fermi-paradokset.

Siden opdagelsen af ​​'Oumuamua (og på grund af vores manglende evne til at løse spørgsmålet om dens sande natur), videnskabsmænd har været ivrige efter at finde et andet interstellart objekt i vores solsystem til undersøgelse. Ved at der allerede er nogle derude, og som kunne studeres meget snart, er et spændende perspektiv. På den ene eller anden måde, vi kommer til at lære en hel del om dette univers, vi bebor.