Interstellära objekt som Oumuamua kraschar troligen in i solen vart 30:e år eller så och passerar 2 inom Merkurius omloppsbana
På 19 oktober 2017 , den Panoramic Survey Telescope och Rapid Response System -1 (Pan-STARRS-1) på Hawaii tillkännagav den första upptäckten någonsin av ett interstellärt objekt, kallat 1I/2017 U1 (aka. ’Oumuamua). Under månaderna som följde gjordes flera uppföljningsobservationer för att lära dig mer om den här besökaren, samt lösa tvisten om huruvida det var en komet och en asteroid .
Istället för att lösa tvisten fördjupade ytterligare observationer bara mysteriet och gav till och med upphov till förslag om att det skulle kunna vara en utomjordiska solsegel . Av denna anledning är forskare mycket intresserade av att hitta andra exempel på 'Oumuamua-liknande föremål'. Enligt a nyligen genomförd studie av ett team av Harvard-astrofysiker är det möjligt att interstellära objekt kommer in i vårt system och hamnar i vår sol något regelbundet.
Studien, ' Skruvar upp värmen på 'Oumuamua ', dök nyligen upp online och skickades in för publicering tillAstrophysical Journal Letters. Studien utfördes av John Forbes – en stipendiat vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Institutet för teori och beräkning (ITC) – och prof. Abraham Loeb – chef för ITC, Frank B. Baird Jr. professor i vetenskap och ordförande för astronomiavdelningen vid Harvard University.
För att sammanfatta, när 'Oumuamua först upptäcktes, var objektet cirka 0,25 AU från solen och redan på väg ut ur solsystemet. Baserat på dess bana drogs slutsatsen att 'Oumuamua var extrasolärt ursprung, snarare än att vara ett långtidsobjekt som har sitt ursprung i Oortmolnet. Astronomer noterade också att den verkade ha en hög densitet (vilket tyder på en stenig och metallisk sammansättning) och att den snurrade snabbt.
Detta gav upphov till teorin att istället för att vara en interstellär komet, 'Oumuamua var faktiskt en interstellär asteroid. Detta överensstämde med det faktum att den inte upplevde någon avgasning eller bildade en svans när den närmade sig solen närmast. Men när 'Oumuamua började ta sig ut ur solsystemet, ett annat forskarlag noterade att den upplevde en ökning i hastighet.
Detta märkliga beteende fick återigen forskare att anta att 'Oumuamua kan vara en komet, eftersom avgasning till följd av solvärme skulle förklara dess plötsliga hastighetsförändring.' Olyckligtvis, mellan det faktum att objektet inte hade upplevt någon avgasning närmare solen, eller upplevt en snabb utveckling i dess spin (som åtföljer det plötsliga släppet av material), var forskarna återigen vilse.
Som nämnts gav detta upphov till idén att 'Oumuamua faktiskt kunde vara ett lätt segel, vilket ursprungligen föreslogs i en annan studie av Prof. Loeb och Shmuel Bialy (en postdoc-forskning vid ITC). I grund och botten är ett lätt segel en form av rymdfarkost som förlitar sig på strålningstryck för att generera framdrivning, vilket skulle förklara varför objektet accelererade när det rörde sig bort från solen.
Oavsett dess sanna natur har det faktum att 'Oumuamua har trotsat klassificeringen gjort det till föremål för stort intresse. Som professor Loeb sa till Universe Today:
'Upptäckten av `Oumuamua tillåter oss att kalibrera mängden av interstellära objekt av dess storlek, baserat på undersökningstiden och känsligheten hos Pan STARRS-teleskopen. Det borde finnas ungefär en kvadrillion (10^15) sådana objekt per stjärna i Vintergatan. En liten bråkdel av dessa föremål passerar nära Jupiter och sparkar den tillräckligt mycket för att fastna i systemsystemet.'
I en tidigare studie , Prof. Loeb och Manasvi Lingam (en postdoc-forskare vid ITC) beräknade att solsystemet är värd för uppskattningsvis 6 000 fångade interstellära objekt. I en uppföljning studie , Loeb och Amir Siraj identifierade fyra kandidater för möjliga studier och indikerade att många fler troligen kommer att hittas med Large Synoptic Survey Telescope (LSST) – som till och med kan studeras av ett robotuppdrag inom en snar framtid.
'Detta är ett sätt att lära sig om strukturen och sammansättningen av 'Oumuamua-liknande interstellära objekt', sa Loeb. 'I vår nya artikel föreslog vi istället att studera ångan som produceras när sådana föremål passerar nära solen och förångas av den intensiva solvärmen. Vi beräknade sannolikheten för att det skulle hända, med tanke på att 'Oumuamua inte visade några tecken på en kometsvans eller kolbaserad gas eftersom den inte passerade tillräckligt nära solen.'
Detta förslag skulle bygga på den väletablerade traditionen att undersöka kometernas spektra när de passerar nära solen för att lära sig mer om deras ursprung. Genom att bestämma produktionshastigheterna för vatten, diatomiskt kol (C2), cyanid (CN) och aminoradikaler (NH2) – såväl som kometens dynamiska egenskaper – kan forskare avgöra vilken del av den protoplanetära skivan som kometen sannolikt kommer att har bildats i.
Genom att tillämpa detta på kroppar i solsystemet, försökte Forbes och Loeb begränsa hur ofta interstellära besökare passerar nära vår sol. Detta bestod av att använda den kända omloppsbanan från `Oumumua och Monte Carlo-metoden (där slumpmässig provtagning används för att erhålla numeriska värden) för att bestämma den förväntade fördelningen av banorna för interstellära objekt i närheten av solen.
Från detta kunde de erhålla uppskattningar om hur ofta objekt kolliderar med vår sol och hur många av dessa som sannolikt är interstellära till sin ursprung. Som Loeb sa:
'Vi har funnit att sådana objekt kolliderar med solen en gång vart 30:e år, medan cirka 2 passerar inom Merkurius omloppsbana varje år. Vi identifierade föredragna orienteringar för banorna för interstellära objekt och drog slutsatsen att åtminstone ett av de kända solsystemobjekten har sitt ursprung utanför solen.'
Konstnärens intryck av den första interstellära asteroiden/kometen, 'Oumuamua'. Detta unika föremål upptäcktes den 19 oktober 2017 av Pan-STARRS 1-teleskopet på Hawaii. Kredit: ESO/M. Kornmesser
Forbes och Loeb identifierade också de troliga orbitalorienteringarna som extrasolära objekt skulle ha i vårt solsystem, med hjälp av data från Internationellt himmelskt referenssystem (ICRS). Som med den tidigare studien utförd av Loeb och Lingam, identifierade de till och med några kända objekt i solsystemet som har dessa orienteringar.
Dessa drogs från NASA:s JPL Small Body Database, Majoriteten av dem tillhör Kreutz-gruppen – en familj av solbetande kometer som har banor som för dem extremt nära solen vid perihel. Av dessa identifierar Forbes och Loeb ett fåtal som kan ha ett interstellärt ursprung baserat på lutningen av deras banor.
'I framtiden kommer sannolikt många fler interstellära objekt att upptäckas av LSST,' sa Loeb. 'Ett annat teleskop med potential att upptäcka solbetande kometer är det kommande Daniel K. Inoue Solar Telescope (DKIST) , som ligger precis intill Pan STARRS-observatoriet på Mount Haleakala på Hawaii. DKIST kommer att observera solen med hög rumslig och tidsmässig upplösning och är utrustad med flera spektropolarimetrar. DKIST:s möjligheter att studera solbetande kometer kan begränsas av dess avsaknad av en koronograf för att blockera solljuset, men dess oöverträffade känslighet och upplösning kan ge intressanta upptäckter.'
Denna senaste studie kan hjälpa till att informera framtida studier av interstellära objekt, som kan avslöja vilka typer av förhållanden som finns i extrasolära system utan att behöva skicka robotuppdrag för att studera dem direkt. Om man antar att några av dessa föremål är konstgjorda till sin natur, skulle de också kunna lösa Fermi-paradoxen!
Sedan upptäckten av 'Oumuamua (och på grund av vår oförmåga att lösa frågan om dess sanna natur), har forskare varit ivriga att hitta ett annat interstellärt objekt i vårt solsystem för studier. Att veta att det redan finns några där ute, och som skulle kunna studeras mycket snart, är en spännande framtid. Oavsett vilket kommer vi att lära oss mycket om detta universum vi lever i!
Vidare läsning: arXiv