Kosmiske stråler eroderer alle undtagen de største interstellare objekter væk

Indtil nu, vi kender kun to interstellare objekter (ISO) til at besøge vores solsystem. De er 'Oumuamua og 2I/Borisov. Der er en tredje mulig ISO ved navn CNEOS 2014-01-08, og forskning tyder på, at der burde være mange flere.

Men et nyt forskningsbrev viser, at erosion af kosmisk stråle begrænser levetiden for iskolde ISO'er, og selvom der kan være mange flere af dem, de holder simpelthen ikke så længe som man troede. Hvis det er sandt, så "Oumuamua var sandsynligvis væsentligt større, da den startede sin rejse, hvor det end var.

Titlen på forskningsbrevet er "Erosion af iskolde interstellare objekter af kosmiske stråler og implikationer for 'Oumuamua." Den er tilgængelig på preprint-siden arxiv.org og er endnu ikke blevet peer-reviewet. Hovedforfatteren er Vo Hong Minh Phan fra Aachen Universitet i Tyskland.

Holdet af forskere så på fire typer is:nitrogen (N ₂ ), kulilte (CO), kuldioxid (CO ₂ ), og metan (CH ₄ ). Derefter overvejede de de kosmiske stråler i det interstellare medium (ISM) og deres erosionseffekt på isen. De overvejede også den erosion, som kollisioner mellem iskolde ISO'er og omgivende gas i ISM ville have på ISO'erne.

Forskningen tager højde for mange variabler. CR flux kan variere meget, og erosionstiden for en given iskold ISO kan variere i henhold til den kosmiske strålestyrke. Det samme gælder for møder med gas i ISM. Og de forskellige typer is eroderer også med forskellige hastigheder.

Der er meget, vi ikke ved om 'Oumuamua. Faktisk, vi ved næsten intet om det. Vi ved ikke, hvad det er lavet af, vi har kun anslået rækkevidde for dens størrelse, og vi ved ikke rigtig, hvor det kom fra. Der er få beviser for at bevise meget om det endegyldigt.

Men alligevel, der er nogle spændende muligheder.

Tidligere forskning antydede, at 'Oumuamua kunne være et N ₂ isfragment fra et legeme, der ligner Pluto i et andet solsystem. Det scenarie har, at 'Oumuamua stammer fra et sted i Perseus-armen for omkring 0,5 Gyr siden. I det scenario ville 'Oumuamuas oprindelige størrelse have været mellem 10-50 km (6-31 mi). Den faktiske størrelse inden for dette område ville primært blive bestemt af den kosmiske strålestyrke, den blev udsat for.

Forskerne så på det på en anden måde, også. Hvis dannelsesmekanismerne for forskellige ISO'er fortæller os objektets initiale radius, så kan de sætte afstandsgrænser for dets oprindelse baseret på objektets hastighed. Jo højere en ISO-hastighed, jo større erosionseffekt fra kollisioner med gas inde i ISM. Og på den anden side, jo langsommere en ISO bevæger sig, jo mere tid den bruger på at blive udsat for kosmiske stråler, hvilket betyder, at det skal erodere hurtigere.

Denne type forskning er i startfasen. Forfatterne påpeger, at vi er nødt til at vide mere om den varierende styrke af kosmiske stråler i Mælkevejen for at gøre flere fremskridt. "Det er også klart fra dette eksempel, at en mere detaljeret undersøgelse af den rumlige profil af galaktiske CR'er kan hjælpe med at kaste lys over oprindelsen af ​​ISO'er, der passerer gennem solsystemet, " de skriver.

Vi har kun kendt til 'Oumuamua i fire år. Studiet af ISO'er er i sin vorden. Med kun to kendte ISO'er indtil videre, der er ikke mange hårde data at gå på. Efterhånden som avancerede observationsfaciliteter som Vera Rubin Observatory kommer online i de næste par år, vi er nødt til at opdage flere og flere af dem.

Forhåbentlig, vi vil opdage dem på større afstand og vil have mere tid til at studere dem. Der er endda tale om en mission, der kan besøge en ISO, mens den træder igennem vores solsystem.

ESA planlægger Comet Interceptor-missionen til opsendelse i 2029. Interceptoren ville parkere ved sol-Jorden L2-punktet og vente. Den kan sidde der i tre år og vente på, at en langtidsholdbar komet kommer. Så kunne den udsendes for at studere kometen. Hvis der ikke kommer en passende komet, der tales om, at interceptoren kunne bruges til at studere en ISO, hvis der kommer en passende. Og Initiativet for Interstellar Studies har igangsat sin egen potentielle ISO-mission kaldet Project Lyra. Lyra er et rumfartøj, der kunne sendes for at besøge ISO'er ved at skyde forbi Jupiter, eller ved at bruge avancerede systemer som nuklear fremdrift.

Men missioner tager lang tid at planlægge og gennemføre. Og meget skal gå rigtigt. I mellemtiden, forfatterne mener, at den bedste måde at udvide vores viden på er ved at øge vores forståelse af den kosmiske strålestyrke i hele Mælkevejen. Med det, vi kunne i det mindste opbygge en bedre forståelse af ISO-oprindelse. Hvem ved, hvad vi lærer?

Forskerne afslutter deres brev med følgende:"Det ville være interessant at inkorporere en detaljeret modellering af CR-fordelingen i den galaktiske skive for at sætte mere strenge begrænsninger på fødestedet for kendte ISO'er, og dette kan hjælpe til bedre at afklare deres oprindelse."