“奧陌陌”的表親?

一項對流星探測檔案的搜尋揭示了可能存在的第二個星際訪客

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


上個月,我受邀參加一個關於最近在白令海上空發生的流星事件的廣播採訪,該流星於2018年12月18日在俄羅斯堪察加半島附近被發現,其爆炸產生的能量是廣島原子彈的10倍。為了準備採訪,我在網上搜索了文獻,發現了過去三十年所有流星的目錄,並按其產生的火球強度排序。

這些天體是由美國政府擁有的一個機密探測系統發現的,該系統利用它們在地球大氣層中產生的聲波和光波來確定它們撞擊時速度和位置的三維分量。

在對最強大的火球印象深刻後,我讓一位本科生Amir Siraj,他一直在和我一起研究“奧陌陌”——太陽系中發現的第一個星際物體——計算目錄中最快流星的過去軌跡,從它們被探測到的撞擊位置和速度開始,並考慮地球、太陽以及太陽系內所有遙遠行星的引力。


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最快天體的軌跡最終被束縛在太陽上,因為它與移動的地球發生了正面碰撞。第二快的絕對不被太陽束縛。第三快的可能在不確定性範圍內被束縛。關於目錄中第二快流星的令人驚訝的結果是透過Amir的一封令人驚訝的電子郵件傳達的,他說:“我們可能發現了第一個起源於太陽系之外的流星!”幾天後,我們把我們的論文釋出在arXiv上,同時提交給《天體物理學雜誌快報》發表。

這個故事有一個重要的寓意。媒體露面不是浪費時間。它們可以提出激發科學突破的問題。

回想起來,流星火球為研究星際天體提供了理想的機會。傳統的搜尋方法利用太陽作為燈柱,並根據它們反射的光來尋找天體。這就是“奧陌陌”被Pan-STARRS望遠鏡探測到的方式。這種觀測技術的侷限性在於它僅限於大於一百米的天體,因為較小的天體太暗,無法被Pan-STARRS探測到。

自然地,人們會預期較小的天體更豐富——如此豐富,以至於其中一些可能會以明顯的速率撞擊地球,儘管地球的橫截面積很小。因此,地球大氣層最終成為米級星際天體的探測器。由於流星在大氣層中燃燒殆盡,它們發出的氣體光譜可以用來推斷它們的成分,即使它們沒有留下任何遺蹟。

目錄中第二快的星際流星被發現在巴布亞紐幾內亞海岸附近的馬努斯島北部。它產生的爆炸僅僅是廣島炸彈的百分之一,這意味著一個質量約為500公斤的米級物體。鑑於推斷出的撞擊率大約每十年一次,我們得出結論,在地球圍繞太陽的軌道內應該有大約一百萬個這樣的物體。這些米級物體每個空間體積所攜帶的質量與比它們大一百倍的類似“奧陌陌”的物體相同。

據報道,該流星以相對於區域性靜止標準(透過平均太陽附近所有恆星的運動獲得的參考系)每秒60公里的速度進入太陽系。如此高的速度可以透過從行星系統的最內部區域噴射產生,那裡特徵軌道速度具有可比的量級。在太陽系中,相關區域是水星軌道內部。

但是對於像我們最近的鄰居比鄰星這樣的矮星,所需的噴射區域與宜居帶重疊,由於恆星比太陽暗得多,宜居帶近20倍。由於矮星最常見,這種流星的探測為“星際泛種論”,或居住在不同恆星宜居帶的行星之間的生命轉移提供了新的前景。只要流星足夠大,不會在地球大氣層中完全燃燒殆盡,這就有可能實現。要播種生命,所需的撞擊率僅僅是每十億年一次,允許一個更大的物體能夠在進入目標行星時倖存下來。

要形成推斷出的米級星際流星種群,每顆恆星需要噴射大約1022個物體,總計約為一個地球質量的物質。  這一要求與早期太陽系中水星軌道內的小行星的預期質量存在衝突。

利用地球大氣層作為星際天體的探測器,為推斷它們在大氣層中燃燒時留下的氣體成分提供了新的前景。未來,天文學家可能會建立一個警報系統,該系統會觸發對可能具有星際起源的流星撞擊的後續光譜觀測。宇宙邊緣的引力波源、伽馬射線暴或快速射電暴已經存在警報系統。

儘管星際流星反映了非常區域性的宇宙,但它們構成了一個“瓶中信”,其中包含了關於可能與太陽系截然不同的搖籃的有趣新資訊。其中一些甚至可能代表來自外星文明的廢棄技術裝置,它們偶然漂向地球,就像一個塑膠瓶在自然海貝的背景下被衝上岸一樣。

Avi Loeb is the head of the Galileo Project, director of the Institute for Theory and Computation at the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, founding director of Harvard University’s Black Hole Initiative, and the former chair of the Harvard astronomy department (2011-2020). He is a former member of the President’s Council of Advisors on Science and Technology and a former chair of the Board on Physics and Astronomy of the National Academies. He has published more than a thousand peer-reviewed papers and is the bestselling author of Extraterrestrial and Interstellar and a co-author of the textbooks Life in the Cosmos and The First Galaxies in the Universe.

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