Η εντύπωση του καλλιτέχνη «Oumuamua, το πρώτο γνωστό διαστρικό αντικείμενο που διέρχεται από το Ηλιακό Σύστημα. (ESO / M. KORNMESSER)

Ένα δισεκατομμύριο χρόνια στον διαστρικό χώρο: Τι γνωρίζουμε σήμερα για το Oumuamua

Αυτό μάθαμε από το πρώτο αντικείμενο που ανακαλύψαμε ποτέ να μπαίνουμε στο Ηλιακό μας Σύστημα από τον διαστρικό χώρο.

Πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, το Ηλιακό μας Σύστημα ήταν ένα εξαιρετικά διαφορετικό μέρος από αυτό που γνωρίζουμε σήμερα. Η Γη δεν είχε πολυκυτταρικές μορφές ζωής σε αυτήν: κανένα φυτό, κανένα ζώο, καμία σεξουαλική αναπαραγωγή. Ο Κρόνος δεν είχε ακόμη τα δαχτυλίδια του, καθώς η σύγκρουση που κατέστρεψε ένα από τα γιγαντιαία φεγγάρια του δεν είχε ακόμη συμβεί. Και ο αστεροειδής ιμάντας ήταν πολύ πλουσιότερος από ό, τι σήμερα, γεμάτος βραχώδεις κορμούς που έκτοτε εκτοξεύονται βαρυτικά στο διαστρικό διάστημα.

Κάθε ηλιακό σύστημα, αν καταλάβουμε πώς σχηματίζονται σωστά, έχει παρόμοια ιστορία. Μικρά, βραχώδη σώματα - καθώς και τα κυρίαρχα στον πάγο πιο μακριά - θα κλωτσούν βαρυτικά από τους πλανήτες και άλλα αντικείμενα γύρω τους. Πολλά από αυτά τα αντικείμενα θα εκτοξευτούν, διασχίζοντας τον γαλαξία έως ότου εισέλθουν τυχαία κοντά σε ένα άλλο, εξωγήινο ηλιακό σύστημα. Το 2017, για πρώτη φορά, εντοπίσαμε ένα αντικείμενο που διέρχεται από το Ηλιακό μας Σύστημα και πρέπει να προήλθε από αυτό: τον διαστρικό διαλειτουργικό Oumuamua. Να τι γνωρίζουμε σήμερα.

Το αντικείμενο που ήταν τώρα γνωστό ως «Oumuamua ονομάστηκε αρχικά C / 2017 U1 όταν θεωρήθηκε κομήτης, και στη συνέχεια A / 2017 U1 όταν θεωρήθηκε αστεροειδές. Σήμερα, ονομάζεται I / 2017 U1, καθώς είναι το πρώτο γνωστό διαστρικό (I) αντικείμενο που επισκέπτεται το Ηλιακό μας Σύστημα. Πλησίασε το Ηλιακό μας Σύστημα από ψηλά, περνώντας πιο κοντά στον Ήλιο στις 9 Σεπτεμβρίου. Είναι στο δρόμο προς τον Ουρανό τώρα, με προορισμό να βγεί από το Ηλιακό Σύστημα. (NASA / JPL-CALTECH)

Το όνομα της Χαβάης «Oumuamua» είναι εξαιρετικά υποβλητικό, μεταφράζεται ως «ανιχνευτής ή αγγελιοφόρος από το μακρινό παρελθόν». Όταν είδαμε αυτό το αντικείμενο να περνά μέσα από το Ηλιακό μας Σύστημα, βγήκε σαν να μοιάζει με οτιδήποτε άλλο. Κάθε αντικείμενο που έχουμε βρει ποτέ έχει τροχιά σε σχέση με τον Ήλιο μας. Οι τέσσερις επιλογές είναι:

  • κυκλικό, με εκκεντρότητα 0,
  • ελλειπτικό, με εκκεντρικότητα μεταξύ 0 και 1,
  • παραβολικό, με εκκεντρικότητα ακριβώς 1,
  • ή υπερβολικό, με εκκεντρότητα μεγαλύτερη από 1.

Βρήκαμε αντικείμενα και στις τέσσερις κατηγορίες, με τα υπερβολικά αντικείμενα που αντιστοιχούν σε κομήτες που κλωτσήθηκαν βαρυτικά με τέτοιο τρόπο ώστε να βγουν από το Ηλιακό Σύστημα. Έχουν εκκεντρότητες πολύ ελαφρώς μεγαλύτερες από 1, με τιμές όπως 1.0001 περίπου.

Αλλά όταν βρήκαμε για πρώτη φορά το "Oumuamua, αναγνωρίσαμε ότι ήταν κάτι ξεχωριστό. Σε αντίθεση με όλα τα άλλα που έχουμε βρει ποτέ, η εκκεντρότητά του ήταν 1,2.

Η ονομαστική πορεία του διαστρικού αστεροειδούς ʻOumuamua, όπως υπολογίστηκε με βάση τις παρατηρήσεις της 19ης Οκτωβρίου 2017 και μετά. Η παρατηρούμενη τροχιά παρεκκλίνει από μια επιτάχυνση που αντιστοιχεί σε ένα εξαιρετικά μικρό ~ 5 μικρά ανά δευτερόλεπτο² πάνω από αυτό που είχε προβλεφθεί, αλλά αυτό είναι αρκετά σημαντικό για να απαιτήσει μια εξήγηση. (TONY873004 OF WIKIMEDIA COMMONS)

Ένας άλλος τρόπος για να καταλάβετε γιατί ήταν τόσο εξαιρετικό είναι να κοιτάξετε την ταχύτητά του όταν βγαίνει από το Ηλιακό Σύστημα.

Εάν ήσασταν αντικείμενο ζώνης Kuiper που αλληλεπιδρούσε με έναν άλλο τεράστιο κόσμο έξω από τον Ποσειδώνα ή ενοχληθήκατε από τον ίδιο τον Ποσειδώνα, θα μπορούσατε να το αποδεσμεύσετε βαρυτικά από το Ηλιακό μας Σύστημα, δίνοντάς του μια υπερβολική τροχιά. Αλλά η μέγιστη ταχύτητά του, κατά την έξοδο από το Ηλιακό Σύστημα, θα ήταν της τάξης των ~ 1 km / s. Ίδια προσφορά για έναν αστεροειδή που διαταράσσεται από τον Δία: θα μπορούσε να φτάσει ταχύτητες μερικών (αλλά λιγότερο από 10) km / s κατά την έξοδο από το Ηλιακό Σύστημα, αλλά όχι μεγαλύτερες.

Για το «Oumuamua; Όταν φύγει από το Ηλιακό Σύστημα, η ταχύτητά του θα είναι 26 km / s, ένας απίστευτα μεγάλος αριθμός για κάτι που προέρχεται από την τοπική μας γειτονιά.

Οι πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος, μαζί με τους αστεροειδείς στον αστεροειδή ιμάντα, περιστρέφονται σε σχεδόν το ίδιο επίπεδο, κάνοντας ελλειπτικές, σχεδόν κυκλικές τροχιές. Πέρα από τον Ποσειδώνα, τα πράγματα γίνονται σταδιακά λιγότερο αξιόπιστα. Αλλά οποιοδήποτε αντικείμενο με προέλευση ηλιακού συστήματος πρέπει να έχει μέγιστη ταχύτητα καθώς βγαίνει από το ηλιακό σύστημα που θα πρέπει να είναι πολύ κάτω από αυτό που παρατηρήσαμε για το «Oumuamua». (ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΗΛΕΦΩΝΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ, ΤΜΗΜΑ ΓΡΑΦΗΚΩΝ)

Με άλλα λόγια, πρέπει να έχει μια έξτρα ηλιακή προέλευση. Αυτό το αντικείμενο έπρεπε να προέλθει από τον διαστρικό χώρο: από ένα άλλο σύστημα αστεριών που πιθανότατα το έβγαλε ένα άγνωστο εδώ και πολύ καιρό. Σύμφωνα με τα καλύτερα θεωρητικά μοντέλα μας, πρέπει να υπάρχουν πολλά δισεκατομμύρια από αυτά τα αντικείμενα, τουλάχιστον, για κάθε αστέρι στον δικό μας γαλαξία. Είναι εξαιρετικά πιθανό πολλά από αυτά τα αντικείμενα να διέρχονται από το Ηλιακό μας Σύστημα σε ετήσια βάση, αλλά δεν τα έχουμε εντοπίσει ποτέ πριν.

Μέχρι το Oumuamua.

Ένα κινούμενο σχέδιο που δείχνει το μονοπάτι του διαστρικού διαλειτουργικού που είναι τώρα γνωστό ως ʻOumuamua. Ο συνδυασμός ταχύτητας, γωνίας, τροχιάς και φυσικών ιδιοτήτων προσθέτει στο συμπέρασμα ότι αυτό προήλθε από το ηλιακό μας σύστημα. (NASA / JPL - CALTECH)

Καθώς πέρασε από το Ηλιακό Σύστημα, πέρασε εσωτερικά στην τροχιά του Ερμή: πολύ κοντά στον Ήλιο. Επειδή τα τηλεσκόπια μας σπάνια σαρώνουν πολύ κοντά στον Ήλιο, δεν το ανακαλύψαμε μέχρι να περάσει στην άλλη πλευρά της τροχιάς της Γης, όταν βρισκόταν ήδη στο δρόμο για έξοδο από το Ηλιακό Σύστημα. Το βρήκαμε όταν ήταν σχεδόν στο πλησιέστερο σημείο στον κόσμο μας, σε απόσταση μόλις 23 εκατομμυρίων χιλιομέτρων: περίπου 60 φορές την απόσταση της Γης-Σελήνης.

Κινήθηκε απίστευτα γρήγορα στην πλησιέστερη προσέγγιση, φτάνοντας τη μέγιστη ταχύτητα των 88 km / s: περίπου τρεις φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα με την οποία η Γη περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο. Και όμως, για όλα αυτά, ήμασταν απίστευτα τυχεροί που το τραβήξαμε από τα δεδομένα. Μόλις είχαμε αυτές τις αρχικές ενδείξεις για την ύπαρξή του, όμως - που ελήφθησαν από την έρευνα Pan-STARRS - είχαμε την ευκαιρία να παρακολουθήσουμε αυτές τις παρατηρήσεις με μια σειρά από μεγάλα, ισχυρά τηλεσκόπια.

Το Παρατηρητήριο Pan-STARRS1 πάνω στο Haleakala Maui στο ηλιοβασίλεμα. Με σάρωση ολόκληρου του ορατού ουρανού σε ρηχό βάθος αλλά συχνά, το Pan-STARRS μπορεί να εντοπίσει αυτόματα οποιοδήποτε κινούμενο αντικείμενο εντός του ηλιακού μας συστήματος πάνω από μια συγκεκριμένη φαινόμενη φωτεινότητα. Η ανακάλυψη του «Oumuamua έγινε ακριβώς με αυτόν τον τρόπο, παρακολουθώντας την κίνησή του σε σχέση με το φόντο των σταθερών αστεριών. (ROB RATKOWSKI)

Ήταν πολύ πιο κόκκινο χρώμα από σχεδόν οτιδήποτε άλλο γνωρίζουμε: πιο παρόμοια με τους Τρωικούς αστεροειδείς που βλέπουμε σε τροχιά γύρω από τον Δία. Έχει διαφορετικό χρώμα από τους πραγματικούς παγωμένους κόσμους που γνωρίζουμε, συμπεριλαμβανομένων των κενταύρων, των κομήτων και των αντικειμένων ζώνης Kuiper που βρίσκουμε στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα. Αλλά ήταν επίσης απίστευτα βαρετό με κάποια έννοια, χωρίς εμφάνιση μοριακών χαρακτηριστικών, απορρόφησης ή εκπομπών.

Ήταν σκοτεινό, κόκκινο, και συνδυάζοντας αυτές τις πληροφορίες με τις μετρήσεις φωτεινότητας και απόστασης που κάναμε, οι αστρονόμοι μπορούσαν να καθορίσουν το μέγεθός τους. Ήταν μικρότερο από σχεδόν κάθε αντικείμενο που γνωρίζουμε, σε μέγεθος περίπου 100 μέτρων. Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι ουσιαστικά δεν πρέπει να υπάρχει καθόλου σκόνη: το πολύ υπήρχε σκόνη μικρού μεγέθους (0,000001 μέτρα) σκόνης από την επιφάνειά του. «Το Oumuamua, ανεξάρτητα από την προέλευσή του, σίγουρα δεν ήταν καθόλου κομήτης.

Καθώς περιστρέφονται γύρω από τον Ήλιο, οι κομήτες και οι αστεροειδείς μπορούν να διαλυθούν λίγο, με τα συντρίμμια μεταξύ των κομματιών κατά μήκος της διαδρομής της τροχιάς να τεντώνεται με την πάροδο του χρόνου και να προκαλούν τα βροχή των μετεωριτών που βλέπουμε όταν η Γη περνάει από αυτό το ρεύμα συντριμμιών. Ένα από τα μεγάλα παζλ του «Oumuamua» είναι γιατί, όταν απεικονίστηκε από τον Spitzer (που πήρε την εικόνα που παρουσιάζεται εδώ), δεν εντοπίστηκαν συντρίμμια οποιουδήποτε τύπου: ήταν εντελώς αδιάκριτο. (NASA / JPL-CALTECH / W. REACH (SSC / CALTECH))

Τον Οκτώβριο του 2017, μια σειρά τηλεσκοπίων παρατήρησε τη φωτεινότητά του και πώς άλλαξε με την πάροδο του χρόνου. Σε μια κλίμακα χρόνου περίπου 3,6 ωρών, η φωτεινότητά της κυμαινόταν περιοδικά κατά έναν συντελεστή 15: ένας ακουστικός μεγάλος αριθμός για έναν κομήτη ή αστεροειδή. Η μόνη εξήγηση είναι ότι «Το Oumuamua πρέπει να είναι ένα εξαιρετικά επιμήκη, περιστρεφόμενο αντικείμενο. Χωρίς σκόνη, έξοδο αερίου ή κάποιο μηχανισμό απόκρυψης του φωτός από αυτό, πρέπει απλώς να υπάρχει κάποια διαφορά στο μέγεθος ανάλογα με τον προσανατολισμό του. Όταν βλέπουμε τη «μακρά» κατεύθυνση του «Oumuamua, το βλέπουμε στο πιο φωτεινό του. όταν βλέπουμε τη «μικρή» κατεύθυνση, την βλέπουμε στο πιο αμυδρό της.

Η ελαφριά καμπύλη του «Oumuamua, στα δεξιά, και το συναγόμενο, ανατρεπόμενο σχήμα και προσανατολισμός από την ίδια την καμπύλη. (ΚΟΙΝΕΣ NAGUALDESIGN / WIKIMEDIA)

Αλλά τότε, τα πράγματα έγιναν περίεργα. Όταν εντοπίσαμε το μονοπάτι του Oumuamua, βρήκαμε ότι μια κανονική, τέλεια υπερβολική τροχιά δεν ταιριάζει αρκετά καλά. Υπήρχε μια επιπλέον επιτάχυνση, σαν κάτι να το ωθούσε, εκτός από την επίδραση της βαρύτητας. Ενώ ορισμένοι εξέχοντες υποστηρικτές έκαναν εξαιρετικά άγριες εξηγήσεις όπως εξωγήινοι, αυτό δεν ήταν αυτό που έδειξαν τα δεδομένα.

Δεν χρειάζεται να καταφύγουμε σε φανταστικές εξηγήσεις πότε θα κάνει το εγκόσμιο. Ακριβώς επειδή δεν είχε κώμα - το πιο κοινό χαρακτηριστικό των κόσμων πάγου και ροκ που θερμαίνονται - δεν σημαίνει ότι δεν θα μπορούσε να υπάρξει κάποια μορφή υπεροχής. Στο μικρό μέγεθος και τη μεγάλη απόσταση του Oumuamua, θα μπορούσαμε να συμπεράνουμε ότι δεν είχε φωτοστέφανο γύρω από αυτό, αλλά δεν θα μπορούσαμε να εντοπίσουμε ένα μόνο διάχυτο τζετ εκτίνα.

Κομήτης 67P / CG όπως απεικονίζεται από τη Rosetta. «Το Oumuamua είναι πολύ διαφορετικό σε σχήμα, μέγεθος και σύνθεση επιφάνειας από αυτόν τον κομήτη, αλλά ένα αεριωθούμενο αεριωθούμενο αεροπλάνο παρόμοιο με αυτό, εάν εκτός κέντρου και εκτός άξονα, θα μπορούσε να εξηγήσει την κατά τα άλλα ανώμαλη κίνηση του. (ESA / ROSETTA / NAVCAM)

Πώς θα μπορούσαμε να συνδυάσουμε όλες αυτές τις πληροφορίες για να τις κατανοήσουμε με συνέπεια;

Είναι πιθανό, αλλά απαιτεί συνδυασμό παραγόντων που δεν έχουμε ξαναδεί. Συγκεκριμένα:

  • ένα αεριωθούμενο αεριωθούμενο αεροπλάνο, όπως είδαμε να αναδύεται από το εσωτερικό του Comet 67P / Churyumov – Gerasimenko,
  • χωρίς κώμα, και ως εκ τούτου μια επιφάνεια που στερείται σε μεγάλο βαθμό πτητικών παγωμένων,
  • μια προέλευση πέρα ​​από το ηλιακό σύστημα,
  • και ένα σώμα που δεν περιστρέφεται μόνο, αλλά πέφτει χαοτικά καθώς κινείται μέσω του Ηλιακού Συστήματος.

Αυτό είναι δυνατό μόνο εάν υπάρχει ένα τζετ που αναδύεται από το «Oumuamua» και το αεροσκάφος είναι εκτός κεντρικού και εκτός άξονα από αυτόν τον περιστρεφόμενο, ανατροπέα.

Οι αστεροειδείς περιέχουν μερικές ποσότητες πτητικών ενώσεων και συχνά αναπτύσσουν ουρές όταν πλησιάζουν κοντά στον Ήλιο. Ακόμα κι αν το «Oumaamua μπορεί να μην έχει ουρά ή κώμα, υπάρχει πολύ πιθανότητα μια αστροφυσική εξήγηση για τη συμπεριφορά του που σχετίζεται με το outgassing και δεν έχει απολύτως καμία σχέση με τους εξωγήινους. (ESA–SCIENCEOFFICE.ORG)

Το απίστευτο συμπέρασμα δεν είναι απλώς ότι «Το Oumuamua ήρθε έξω από το ηλιακό μας σύστημα, αλλά ότι αυτό ήταν τόσο σπάνιο όσο και κοινό. Για ένα μεμονωμένο αντικείμενο, όπως το "Oumuamua, πιθανότατα δεν θα έρθει ποτέ ξανά κοντά σε άλλο Ηλιακό Σύστημα. Μόνο μία φορά κάθε 100 τρισεκατομμύρια χρόνια - περίπου 10.000 φορές την τρέχουσα ηλικία του Σύμπαντος - θα περάσει τόσο κοντά σε ένα αστέρι. Όπως το έθεσε ο επιστήμονας Gregory Laughlin, «αυτή ήταν η εποχή της ζωής του Oumuamua».

Αλλά για το ηλιακό μας σύστημα, λόγω του μεγάλου αριθμού αντικειμένων όπως αυτό που πετούν μέσω του γαλαξία, πιθανότατα βιώνουμε μια στενή συνάντηση όπως αυτή περίπου μερικές φορές το χρόνο. Το 2017 σηματοδότησε την πρώτη φορά που είδαμε ένα τέτοιο αντικείμενο, αλλά πιθανότατα έχουμε πάρει δισεκατομμύρια από αυτά κατά τη διάρκεια της ζωής του Ηλιακού μας Συστήματος. Μερικά από αυτά, αν η φύση ήταν ευγενική, μπορεί να συγκρούστηκαν ακόμη και με τη Γη.

Μπορεί να υπάρχουν τόσα αντικείμενα ~ 10²⁵ που πετούν μέσα από τον γαλαξία μας. Κάθε τόσο συχνά, θα είμαστε αρκετά τυχεροί για να συναντήσουμε ένα από αυτά. Για πρώτη φορά, έχουμε δει ένα για τον εαυτό μας.

Το Starts With A Bang είναι τώρα στο Forbes και αναδημοσιεύεται στο Medium χάρη στους υποστηρικτές του Patreon. Ο Ethan έχει συγγράψει δύο βιβλία, το Beyond The Galaxy και το Treknology: The Science of Star Trek από το Tricorder στο Warp Drive.