Hittills känner vi till endast två interstellära objekt (ISO) som kan besöka vårt solsystem. Dom är 'Först och 2I / Borisov . Det finns en tredje möjlig ISO som heter Safflor 2014-01-08 , och forskning tyder på att det borde finnas många fler.
Men ett nytt forskningsbrev visar att erosion av kosmisk strålning begränsar livslängden för iskalla ISO:er, och även om det kan finnas många fler av dem, varar de helt enkelt inte så länge som man trodde. Om det är sant, så var 'Oumuamua förmodligen betydligt större när det började sin resa, var det än var.
Titeln på forskningsbrevet är ' Erosion av isiga interstellära objekt av kosmiska strålar och konsekvenser för 'Oumuamua. ” Den är tillgänglig på preprint-webbplatsen arxiv.org och har inte granskats av experter än. Huvudförfattare är Vo Hong Minh Phan från Aachen University i Tyskland.
Teamet av forskare tittade på fyra olika typer av isar: kväve (N2), kolmonoxid (CO), koldioxid (CO2) och metan (CH4). Sedan övervägde de de kosmiska strålarna i det interstellära mediet (ISM) och deras erosionseffekt på isarna. De övervägde också den erosion som kollisioner mellan isiga ISO:er och omgivande gas i ISM skulle ha på ISO:erna.
Forskningen tar hänsyn till många variabler. CR-flöde kan variera kraftigt och erosionstiden för en given isig ISO kan variera beroende på den kosmiska strålens styrka. Detsamma gäller för möten med gas i ISM. Och de olika typerna av isar eroderar också i olika takt.
Denna figur från studien visar erosionstiden för olika typer av isar. Tiden i år anges på den vertikala axeln och objektets radie i meter är på den horisontella. Den svarta horisontella linjen är 'Oumuamuas föreslagna restid på 0,5 Gyr. Bildkredit: Phan et al 2021.
Det finns mycket vi inte vet om 'Oumuamua. Vi vet faktiskt nästan ingenting om det. Vi vet inte vad den är gjord av, vi har bara sortimentsuppskattningar för dess storlek och vi vet inte riktigt var den kom ifrån. Det finns få bevis för att bevisa mycket om det.
Men det finns ändå några spännande möjligheter.
Tidigare forskning föreslog att 'Oumuamua kan vara ett N2-isfragment från en kropp som liknar Pluto i ett annat solsystem. Det scenariot har 'Oumuamua härrörande från någonstans i Perseus arm ca 0,5 Gyr sedan. I det scenariot skulle Oumuamuas ursprungliga storlek ha varit mellan 10 – 50 km (6 – 31 mi). Den faktiska storleken inom det området skulle i första hand bestämmas av den kosmiska strålstyrkan den utsattes för.
Forskarna såg på det på ett annat sätt också. Om bildningsmekanismerna för olika ISO:er talar om för oss objektets initiala radie, kan de ställa in avståndsgränser för dess ursprung baserat på objektets hastighet. Ju högre en ISO-hastighet, desto större erosionseffekt från kollisioner med gas inuti ISM. Och å andra sidan, ju långsammare en ISO rör sig, desto mer tid tillbringar den exponerad för kosmiska strålar, vilket betyder att den bör eroderas snabbare.
Den här grafiken från forskningsbrevet visar ett objekts hastighet på horisontalen och ett maximalt avstånd till födelseplatsen på vertikalen för två olika kosmiska strålstyrkor. Hela grafiken hänvisar till ett objekt med en radie på 10 km. Den gröna vertikala linjen markerar en föremålshastighet på 10 km/s, vilket är jämförbart med hastigheten för 'Oumuamua. Bildkredit: Phan et al 2021.
Den här typen av forskning är i början. Författarna påpekar att vi behöver veta mer om den varierande styrkan hos kosmiska strålar i Vintergatan för att göra fler framsteg. 'Det är också tydligt från det här exemplet att en mer detaljerad studie av den rumsliga profilen för galaktiska CR kan hjälpa till att kasta ljus över ursprunget för ISO:er som passerar genom solsystemet,' skriver de.
Vi har bara känt till 'Oumuamua i fyra år. Studiet av ISO är i sin linda. Med bara två kända ISO så långt finns det inte många svåra data att gå på. När avancerade observationsanläggningar som Vera Rubin-observatoriet kommer online under de närmaste åren kommer vi definitivt att upptäcka fler och fler av dem.
Förhoppningsvis kommer vi att upptäcka dem på längre avstånd och få mer tid att studera dem. Det talas till och med om ett uppdrag som kan besöka en ISO när den tar sig igenom vårt solsystem.
ESA planerar Comet Interceptor-uppdraget för uppskjutning 2029. Interceptorn skulle parkera vid Sun-Earth L2-punkten och vänta. Den kan sitta där i tre år och vänta på att en nåbar långtidskomet ska anlända. Då kunde den skickas för att studera kometen. Om ingen lämplig komet anländer talas det om att Interceptor kan användas för att studera en ISO om en lämplig kommer. Och den Initiativ för interstellära studier har initierat ett eget potentiellt ISO-uppdrag som heter Project Lyra. Lyra är en rymdfarkost som kan skickas för att besöka ISO:er genom att skjuta förbi Jupiter, eller genom att använda avancerade system som kärnkraftsframdrivning.
Men uppdrag tar lång tid att planera och genomföra. Och mycket måste gå rätt. Under tiden tror författarna att det bästa sättet att utöka vår kunskap är att öka vår förståelse för den kosmiska strålens styrka genom hela Vintergatan. Med det kunde vi åtminstone bygga en bättre förståelse för ISO-ursprung. Vem vet vad vi kommer att lära oss?
Forskarna avslutar sitt brev med följande: 'Det skulle vara intressant att införliva en detaljerad modellering av CR-fördelningen i den galaktiska skivan för att sätta mer rigorösa begränsningar på födelseplatsen för kända ISO:er och detta kan hjälpa till att bättre klargöra deras ursprung.'
Mer:
- Forskningsbrev: Erosion av iskalla interstellära objekt av kosmiska strålar och konsekvenser för 'Oumuamua
- ESA Comet Interceptor
- Initiativ för interstellära studier: Projekt Lyra