Unsolved Report
外星人与UFO

奥陌陌:那个不该存在的访客

一个雪茄形的天体从星际深处飞来,绕过太阳,带着一股无人能解释的推力飞走了。我们究竟知道什么?

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2017年10月19日。夏威夷山顶,一台望远镜捕捉到天空中一个微弱的光点——它在朝着错误的方向移动。几天之内,盯着它的天文学家们意识到一件人类历史上从未发生过的事:这不是普通彗星,不是我们太阳系里土生土长的小行星。这个东西,是从遥远星辰之间的黑暗中飞来的。它绕过太阳,已经在加速离去,永远不会回来。

他们给它起了个名字:'Oumuamua(奥陌陌)。

然后他们开始研究它。越看,越觉得诡异。

这是关于第一个已确认的星际访客的故事——我们真正知道什么,没有人能解释什么,以及科学家们为了拼凑出答案而提出的种种理论。

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1I/ʻOumuamua as shown here imaged with the 4.2 meter William Herschel Telescope on the Canary Islands is seen as a point of light in the ce… — Wikimedia Commons, Alan Fitzsimmons (Astrophysics Research Centre, Queen's University Be… (Public domain)

我们确实知道的事

我们发现它时,它已经在离开。 当位于夏威夷哈雷阿卡拉天文台的Pan-STARRS1望远镜在2017年10月19日首次发现它时——该项目由NASA近地天体观测计划资助——这位访客已经绕过太阳了(NASA Science)。它最近点(近日点)早在9月9日就已经过去。我们看到的,是它的背影,而不是它的到来。天文学家将它编号为1I/2017 U1,那个小小的「1I」分量很重:这是有史以来被编目的第一个星际天体。它的名字来自夏威夷语,恰如其分——「最先抵达的远方信使」(NASA Science)。

数学出卖了它的身份。 关键就在这里。所有围绕太阳运行的天体,轨道都是封闭的——离心率低于1.0。奥陌陌的离心率约为1.20(Wikipedia)。这一个数字说明了一切:它从未被太阳引力束缚,只是路过而已,走的是一条开放的双曲线轨道——就像一个陌生人笔直穿过小镇,从不停留。它以约26公里/秒的星际速度冲入太阳系,近日点在水星轨道之内,约0.255 AU(Wikipedia)。在最快的时候,NASA喷气推进实验室测得它掠过太阳时的速度约为87公里/秒——大约时速196,000英里(NASA JPL)。它从天琴座方向飞来,现在正朝飞马座方向驶去。

它很小,发红,形状极度怪异。 它有多大?这取决于你假设它的表面有多亮,但最佳估计是沿最长轴方向几百米(NASA Science)。而且它会「闪烁」。当它在太空中翻滚时,亮度波动幅度高达约十倍——如此剧烈的闪烁,绝不可能来自近似球形的天体。这告诉天文学家一件令人毛骨悚然的事:这个东西极度细长,长宽比可能高达十倍(NASA JPL)。它的自转也不正常——它在翻滚,头尾交替,大约每8小时一个周期,做着混乱的非主轴自旋(Wikipedia)。它还带着红褐色——那是在宇宙辐射中烘烤了数百万年的深沉色调。

它看起来像彗星——但没有尾巴。 这才是问题所在。彗星靠近太阳时会大放异彩:发光的气体晕,拖曳的尘埃尾。奥陌陌如此接近太阳,给我们带来的却是……什么都没有。没有彗发,没有尾巴。科学家们仔细寻找它周围的任何气体或尘埃,一无所获(Nature,2018)。在所有人的眼睛和所有仪器看来,它表现得像一块死寂的沉默岩石。

This artist’s impression shows the first interstellar asteroid: `Oumuamua. This unique object was discovered on 19 Octo…
This artist’s impression shows the first interstellar asteroid: `Oumuamua. This unique object was discovered on 19 October 2017 by the Pan-… — Wikimedia Commons, Original ESO/M. Kornmesser (+ background position from original chang… (CC BY 4.0)

没有人能解释的部分

然而,它的运动方式,却不像一块死寂的沉默岩石。

2018年6月,一个研究团队在《Nature》上投下了一颗重磅炸弹:奥陌陌的轨道,根本无法用引力来解释。他们计算了太阳和所有行星的每一个引力分量——还是多出了一股推力。这是一个微小却无可辩驳的额外推力,方向朝远离太阳的一侧,在近日点附近让这个天体额外加速了约17米/秒(Nature,2018)。

对彗星来说,这没什么大不了的。彗星经常受到推力——从表面沸腾喷发的气体喷流,就像微型火箭发动机。但这个把戏有个代价:可见的气体和尘埃云。奥陌陌什么都没有。要让这股推力符合普通彗星喷气的解释,气体与尘埃的比值至少要比我们观测过的任何彗星高出一百倍(Nature,2018)。

所以谜题问起来残忍地简单,回答起来残忍地困难:是什么在推动奥陌陌?它明明没有任何应该产生推力的喷气迹象。

最残酷的是:我们再也回不去核实了。这个天体现在已远得看不见,速度快得追不上——我们几乎可以肯定,永远无法在这个特定的漂泊者身上再采集到一个新的数据点(Astronomy.com)。不管答案是什么,都只能从地球上的模型中寻找——以及从我们设法捕捉到的下一个访客身上。

en:Oumuamua heliocentric and barycentric eccentricity from JPL Horizons Ephemeris.
en:Oumuamua heliocentric and barycentric eccentricity from JPL Horizons Ephemeris. — Wikimedia Commons, Tomruen (CC BY-SA 4.0)

各种理论——没有一个尘埃落定

以下都是推测性解释。聪明的人们尽力让上面的事实能够自圆其说。没有人真正解开它。

一台隐秘的、无尘的发动机(目前最被认可的假说)

最被接受的想法让奥陌陌留在它听起来应该属于的位置——天然冰质天体——只是一个奇特的例外。在2023年发表于《Nature》的一篇论文中,Jennifer Bergner(时任芝加哥大学,现任加州大学伯克利分校)和Darryl Seligman(时任芝加哥大学)提出:在奥陌陌漫长的星际旅途中,宇宙辐射慢慢将它体内的部分水冰转化为氢气分子,并将气体封存在天体内部(University of Chicago NewsNature,2023)。

然后太阳加热了它。被封存的氢气慢慢泄漏而出,给天体提供了推力——但因为它喷出的是干净的氢气,而不是携带尘埃的冰颗粒,所以没有任何可见的尾巴。而且关键在于:因为奥陌陌体积极小,就算是轻柔的氢气叹息,也足以以可测量的方式改变它的轨道(University of Chicago News)。这个解释很优雅——但还不是定论。批评者质疑天体能否在相关温度下保存住氢气,就连论文作者也承认,它可能无法解释我们在太阳系近处看到的类似「暗彗星」。把它当作有力候选,不要当成最终裁决。

由更奇特的冰构成

其他自然成因的假说认为,奥陌陌是更奇特物质的碎片——比如,从氮冰表面崩裂下来的一块,就像冥王星那样的冰冻平原。一个主要由升华中的氮冰或氢冰构成的天体,理论上可以获得推力,而不会留下明显的尘埃尾。可能吗?是的。已证明吗?没有——而且永远无法证明,因为我们再也无法回去采样了。

如果它根本不是雪茄形的呢?

你一定见过那些艺术想象图:一根深色的、雪茄形的岩石碎片。但等一下。那条闪烁的光变曲线,同样符合另一种形状——一个扁平的薄饼,一块薄圆盘(Sky & Telescope)。我们从未把奥陌陌看作超过一个光点的任何东西,所以它真实的形状本身就是个小谜。它极度细长——这是确定的。雪茄还是薄饼——真的悬而未决。

「它是飞船」的想法——以及为什么大多数科学家放弃了它

一个比例怪异的细长天体,加上无人能解释的推力。这一组合促使哈佛天体物理学家阿维·勒布提出了一个惊人假说:也许奥陌陌是人工制造的——一个像光帆一样的薄型结构,被阳光推着前行(arXiv预印本;这是预印本,尚未经过同行评审)。这是一种解读,不是一项发现,天文学界大多数人认为它不太可能成立。分析得越细,漏洞越大:一个翻滚的光帆应该会被横向推移,而奥陌陌从未出现过这种情况;如此薄的一张「帆」应该会不断转向侧面并短暂消失——而这从未发生过(Big Think)。到2021年,主流共识已经明确落地:奥陌陌的各种特性与天然天体一致(Wikipedia)。我们提到这个假说,是因为它点燃了全世界的想象力——而且,从证据出发去一条条拆解它,恰好是奥陌陌逼迫我们去做的那种审慎思考。

为什么它依然重要

奥陌陌已经永远离去。但它把一扇门踢开了。2019年,2I/鲍里索夫现身——一颗货真价实的星际彗星,有尾有晕(Wikipedia)。然后在2025年7月,天文学家确认了第三位到访者:3I/ATLAS(NASA Science)。而现在,工具也跟上来了。NSF-DOE薇拉·鲁宾天文台正在扫描天空,ESA的彗星拦截者任务专为守候和追逐未来的星际访客而建(Scientific American)。猎捕这些漂泊者的时代,刚刚开始。

第一位远方信使留给我们一道还没来得及读完的谜语。下一位,或许会让我们读完整句话——而我们,正在守望,等待它的到来。

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参考资料与延伸阅读

来源与延伸阅读

  • https://science.nasa.gov/solar-system/comets/oumuamua/
  • https://www.jpl.nasa.gov/news/solar-systems-first-interstellar-visitor-dazzles-scientists/
  • https://www.nature.com/articles/s41586-018-0254-4
  • https://www.nature.com/articles/s41586-022-05687-w
  • https://news.uchicago.edu/story/surprisingly-simple-explanation-interstellar-visitor-oumuamuas-weird-orbit
  • https://en.wikipedia.org/wiki/1I/%CA%BBOumuamua
  • https://skyandtelescope.org/astronomy-news/could-oumuamua-be-an-interstellar-pancake/
  • https://science.nasa.gov/solar-system/comets/3i-atlas/3i-atlas-facts-and-faqs/
  • https://www.scientificamerican.com/article/european-comet-interceptor-could-visit-an-interstellar-object/
  • https://arxiv.org/abs/2110.15213
  • https://bigthink.com/13-8/oumuamua/
  • https://www.astronomy.com/science/can-we-catch-oumuamua-interstellar-interloper/
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