神秘的星際訪客“奧陌陌”究竟是什么？

邱晨輝

有一天，一個(gè)叫“奧陌陌”的小家伙不甘寂寞，它不知來(lái)自何方，卻大大咧咧闖進(jìn)了太陽(yáng)系，有幸成為第一個(gè)被人類觀察到的系外星際來(lái)客。它究竟是什么？一顆來(lái)自外星系的彗星，一顆流浪的小行星？如果說(shuō)它是彗星或小行星的話，為什么它又能夠偏離既定軌道“想去哪就去哪”？這些問(wèn)題曾經(jīng)難倒全球無(wú)數(shù)天文學(xué)家。

“看不見(jiàn)”的客人

2017年10月，一個(gè)長(zhǎng)約100米、長(zhǎng)短軸比例為6∶1到10∶1的小型天體，以每秒25.5公里的速度第一次闖入太陽(yáng)系，隨后一度達(dá)到44公里每秒，這個(gè)速度引起了天文學(xué)家的注意。更讓人驚訝的是，這位星際訪客的運(yùn)動(dòng)軌跡沿雙曲線運(yùn)行，明顯不同于普通太陽(yáng)系的小行星或彗星。那一年，國(guó)際天文學(xué)界給它取了名字，叫“奧陌陌”，意思是“遠(yuǎn)方的信使”。作為人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)星際天體，奧陌陌的到來(lái)，引起了全球廣泛關(guān)注。

天文學(xué)家初步判斷這個(gè)家伙來(lái)自太陽(yáng)系之外，因?yàn)樗呀?jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于太陽(yáng)系內(nèi)那些小天體的長(zhǎng)短軸比例，具有極其特殊的狹長(zhǎng)外形，很像雪茄的形狀。它到底是誰(shuí)？

它是彗星嗎？由于奧陌陌來(lái)自太陽(yáng)系之外，而現(xiàn)有的行星系統(tǒng)理論認(rèn)為，彗星更容易被其原有行星系統(tǒng)“甩出”。且從人類過(guò)往的觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，由于彗星比同尺寸的小行星更為明亮，故可觀測(cè)到的星際天體，大多也是彗星。

全球不少天文學(xué)家都行動(dòng)了起來(lái)，他們希望利用觀測(cè)的手段，來(lái)驗(yàn)證奧陌陌屬于彗星這一猜想。然而，即便調(diào)用了幾乎所有的天文望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家仍未發(fā)現(xiàn)這位星際訪客身上有任何彗星的影子——因?yàn)閺乃砩喜⒉荒苷业较蛲鈬娚錃怏w和塵埃的跡象。

于是天文學(xué)家有了一個(gè)新的推測(cè)：奧陌陌，有沒(méi)有可能是一顆小行星？但令他們無(wú)奈的是，奧陌陌是一個(gè)“看不見(jiàn)的客人”——人類僅憑現(xiàn)有的技術(shù)，難以捕捉其運(yùn)動(dòng)速度和亮度，只能得到一個(gè)粗略的光譜，其中并沒(méi)有物體反射率的詳細(xì)信息。

2018年，天文學(xué)家用人類有史以來(lái)最大的太空紅外望遠(yuǎn)鏡——斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡，試圖再次捕捉奧陌陌的身影，然而最終卻以失敗告終。“它已飛得太遠(yuǎn)了，人類的任何望遠(yuǎn)鏡都無(wú)法探測(cè)到它。”斯皮策望遠(yuǎn)鏡團(tuán)隊(duì)科學(xué)家這樣解釋。

就這樣，奧陌陌漸行漸遠(yuǎn)，在人們還未看清它之前，這位神秘的星際訪客似乎就“消失”了。

諸多未解之謎

在奧陌陌消失兩年后，關(guān)于它的諸多謎團(tuán)仍未解開(kāi)，比如它的運(yùn)行軌跡。這位訪客似乎來(lái)去自如，不受太陽(yáng)系束縛，沿著雙曲線軌跡運(yùn)行，幾年后或許就會(huì)穿過(guò)太陽(yáng)系，一去不復(fù)返。

但天文學(xué)家卻不愿意放過(guò)這個(gè)千載難逢的機(jī)會(huì)，從某種意義上說(shuō)，在奧陌陌之前，人類還從未有如此的機(jī)會(huì)近距離了解太陽(yáng)系以外的東西。

在對(duì)奧陌陌軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究之后，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，只有引入一個(gè)相當(dāng)大的非引力項(xiàng)，才能使其軌跡得到合理解釋。換言之，這位星際訪客之所以可以加速離開(kāi)太陽(yáng)系，是受一種非引力的動(dòng)力影響。

這再次讓天文學(xué)家想到了彗星——彗星向外釋放氣體的行為，能夠提供這樣的一個(gè)非引力加速度。然而，這又和人們之前對(duì)奧陌陌“不是一顆彗星”的猜測(cè)相悖。

還有一種解釋，就是奧陌陌是因?yàn)榻柚颂?yáng)光壓，才有了非引力加速度，

但這樣意味著奧陌陌的面積和質(zhì)量之比必須非常大，密度非常低。研究進(jìn)程一時(shí)間陷入僵局，奧陌陌的起源，令天文學(xué)家們十分困惑，甚至還有科學(xué)家猜測(cè)，奧陌陌或許與外星生物存在某種關(guān)聯(lián)——它是不是外星文明的飛行器呢？

神秘面紗被揭開(kāi)

就在學(xué)界一籌莫展之際，有天文學(xué)家交出了最新答卷：這位星際訪客，很可能是一個(gè)行星天體的碎塊。

給出這一結(jié)論的是中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)博士后張韻與美國(guó)加州大學(xué)圣克魯茲分校教授林潮，他們把研究結(jié)果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-天文》上，其中提到他們通過(guò)數(shù)值模擬，第一次全面系統(tǒng)地復(fù)現(xiàn)了奧陌陌的所有特征。

“它，有沒(méi)有可能是被原來(lái)所在的恒星給‘甩出去的？”張韻作了一個(gè)大膽的假設(shè)。

根據(jù)奧陌陌的光譜性質(zhì)，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這個(gè)訪客在它原來(lái)所在的行星系統(tǒng)中近距離飛越恒星時(shí)，曾經(jīng)受到恒星的強(qiáng)烈熱輻射影響。張韻認(rèn)為，如此近距離的接觸，可能會(huì)讓奧陌陌的母體在恒星的潮汐作用下被撕裂，并將奧陌陌甩出原系統(tǒng)。

“正是這個(gè)看似最平凡的性質(zhì)，啟發(fā)了我們著手研究潮汐撕裂星際天體形成理論。”張韻說(shuō)。

借助超級(jí)計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力，研究團(tuán)隊(duì)做了數(shù)值模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，恒星的潮汐力，的確會(huì)將天體撕碎成許多的細(xì)長(zhǎng)型碎片，同時(shí)潮汐作用還會(huì)讓一部分碎片的速度增大，以至于超過(guò)恒星的逃逸速度。換句話說(shuō)，這些被撕碎的碎片就會(huì)逃離恒星，成為一個(gè)個(gè)單獨(dú)的星際天體。

相應(yīng)地，超級(jí)計(jì)算機(jī)也“畫(huà)出”了這些碎片的樣子：其長(zhǎng)短軸的比例，大多數(shù)高于5∶1，有些甚至高于10∶1，這就是為什么奧陌陌擁有極其特殊的“雪茄狀”狹長(zhǎng)外形。

更為重要的是，數(shù)值模擬結(jié)果顯示，在潮汐撕碎的過(guò)程中，這些碎片的表面將在恒星灼烤下最終熔化，而當(dāng)它們遠(yuǎn)離恒星時(shí)，這些熔化的表面將會(huì)重新凝結(jié)。這一熔化——凝結(jié)的過(guò)程最終讓碎片的整體結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的黏結(jié)力，從而維持其細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

隨著潮汐撕裂星際天體理論的出爐，曾經(jīng)困擾人類的諸多問(wèn)題的答案，似乎都一一浮出了水面。

根據(jù)數(shù)值模擬，恒星輻射會(huì)對(duì)這些碎片的內(nèi)部進(jìn)行加熱，導(dǎo)致這些碎片體內(nèi)可揮發(fā)性的氣體消耗殆盡。“這樣一來(lái)，這些碎片將失去明顯的彗星活動(dòng)表現(xiàn)，而它們的光譜性質(zhì)，則具有小行星的特征。”張韻說(shuō)。

對(duì)于這些星際訪客所受非引力加速度的由來(lái)，也有了一個(gè)解釋。根據(jù)熱力學(xué)分析，一些升華溫度較高的可揮發(fā)性物質(zhì)——比如水冰，能夠在地下數(shù)十厘米深度的區(qū)域保存完好。

這些水冰對(duì)于奧陌陌的旅行，可是起了大作用。張韻說(shuō)，在奧陌陌的太陽(yáng)系短途旅行中，這些剩余的水冰，會(huì)被太陽(yáng)的熱輻射激活噴發(fā)，為奧陌陌提供人類所能觀測(cè)到的非引力加速度。

至此，奧陌陌的神秘面紗基本被揭開(kāi)了，簡(jiǎn)而言之，這位星際訪客很可能就是太陽(yáng)系之外一個(gè)行星天體的碎塊，是一個(gè)被原星系中恒星的潮汐作用撕碎并甩出的碎片。有科學(xué)家認(rèn)為，類似奧陌陌這樣的星際天體，在被甩出原星系之前，很可能會(huì)反復(fù)經(jīng)過(guò)原星系的宜居帶，那些組成生命的有機(jī)物質(zhì)，很可能會(huì)通過(guò)這些天體，在星際之間進(jìn)行傳播——這是否會(huì)為人類探索生命起源的奧秘提供新的思路呢？

隨著中國(guó)和全球巡天望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)和投入使用，未來(lái)，人類將會(huì)在太陽(yáng)系內(nèi)發(fā)現(xiàn)更多的星際天體。那時(shí)候，人類會(huì)不會(huì)有更多新的發(fā)現(xiàn)？尤其是在生命起源、外星生物方面有所突破呢？讓我們拭目以待吧！