長周期彗星 圖片來源：pixabay

奧爾特雲(yun) 的概念最先由丹麥天文學家Jan Oort在1950年提出，他定義(yi) 奧爾特雲(yun) 的半徑延伸至10萬(wan) 倍日地距離外的太陽係邊緣。該區域有著數十億(yi) 個(ge) 比曼哈頓島更大的冰質岩石，這些岩石就像是太陽係行星形成的浩大工程剩下來的磚塊一樣。奧爾特雲(yun) 的物體(ti) 在運動到太陽附近時，會(hui) 因為(wei) 陽光加熱蒸發其中的冰，而成為(wei) 長周期彗星。其中一塊巨大的長周期彗星可能在大約6600萬(wan) 年前解體(ti) 形成希克蘇魯伯碎塊（Chicxulub impactor），從(cong) 而導致了恐龍的滅絕。

導致恐龍滅絕的彗星碎塊 圖片來源：pixabay

奧爾特雲(yun) 的外邊界位於(yu) 太陽係距離最近的阿爾法半人馬星係一半的地方。因此，如果其他的恒星也擁有著與(yu) 太陽係類似的奧爾特雲(yun) 的話，那麽(me) ，這些奧爾特雲(yun) 就會(hui) 像擺放好的台球那樣緊密相鄰。

恒星對處在星係邊緣岩石的引力並不是特別強，如果有其他恒星經過並對這些岩石產(chan) 生引力幹擾，它們(men) 很容易就會(hui) 脫離該恒星體(ti) 係進入星際空間。由於(yu) 這些物體(ti) 圍繞恒星運動的起始速度很小，它們(men) 會(hui) 繼承其母恒星相對於(yu) 定域靜止係的運動。因此當科學家們(men) 發現首個(ge) 星際物體(ti) 奧陌陌（‘Oumuamua）在定域靜止係中幾乎完全靜止時，他們(men) 感到十分震驚，因為(wei) 在這片區域的500個(ge) 恒星中隻有一個(ge) 處於(yu) 靜止狀態。

盡管科學家們(men) 之前一直嚐試尋找奧陌陌的起源恒星，但因為(wei) 任何方向的視線都會(hui) 被銀河係中四處彌漫的奧爾特雲(yun) 所阻擋，這一點很難辦到。2017年奧陌陌的發現讓人震驚的另一點是，科學家們(men) 預估了來自於(yu) 奧爾特雲(yun) 類似物中的星際岩石數量，發現其遠遠小於(yu) 科學家們(men) 解釋奧陌陌類似物所需要的總數值。因此奧陌陌類似物誕生地一定與(yu) 我們(men) 所知道的太陽係有所不同。

最近，Alan Jackson和Steven Desch提出，奧陌陌可能是一個(ge) 由氮構成的冰山。這一情形很少見，此前在太陽係奧爾特雲(yun) 無數的天體(ti) 之中，從(cong) 來沒有發現過這樣的物體(ti) 。如果我們(men) 發現的首個(ge) 星際物體(ti) 就是完全由氮構成的，這意味著類似的氮冰山可能十分的常見。通常，氮是和碳一起通過恒星內(nei) 部的碳氮氧循環產(chan) 生的。斯皮策太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope ）的發現對奧陌陌周圍含碳分子的存在提出了嚴(yan) 格的限製，這在本就缺少彗尾反射陽光形成的可見標誌的基礎上，又增加了約束。如果一定要解釋奧陌陌為(wei) 什麽(me) 偏離了恒星引力形成的軌道，那麽(me) 基於(yu) 動量守恒原理，奧陌陌1/10的質量一定是蒸發掉了。氮的蒸發會(hui) 改變奧陌陌的翻轉周期並且造成遠在觀察極限之上的抖動。除此以外，一個(ge) 氮冰山應該繼承其起源恒星的運動，而不是像來源於(yu) 定域靜止係的奧陌陌這樣。

奧爾特雲(yun) 的外圍會(hui) 受到星際粒子的轟炸。太陽風具有保護作用，但它的密度會(hui) 隨著距離平方增加而下降，大約在100倍日地距離的地方，太陽風將被星際介質完全阻隔。這一阻隔邊界被稱為(wei) 日球層頂，但它的半徑僅(jin) 為(wei) 奧爾特雲(yun) 半徑的1/1000。在我與(yu) Merav Opher, James Drake 以及Gabor Toth最近共同撰寫(xie) 的論文之中，我們(men) 提出了日球層頂形狀是近似圓形的蓬鬆的羊角麵包。在日球層頂以外，奧爾特雲(yun) 的物體(ti) 和其他星際物體(ti) 暴露在相同的環境中，承受著高能宇宙射線，灰塵以及星際氣體(ti) 粒子對它們(men) 表麵造成的傷(shang) 害。

那麽(me) 奧爾特雲(yun) 的外圍到底是如何形成的呢？在我和我學生Amir Siraj最近完成的一篇論文中，我們(men) 提出了一種假設：在起源星團中，太陽曾經短暫地有過一個(ge) 的雙星夥(huo) 伴，這個(ge) 雙星夥(huo) 伴可能捕捉到了星團環境中可觀察到的奧爾特雲(yun) 外圍物體(ti) ，這一過程也能夠解釋一些遙遠行星存在的可能性，比如假設的第九行星。

但另一更令人震驚的發現是，大部分奧爾特雲(yun) 的物體(ti) 都不受太陽的引力束縛。在我和Amir的另一篇論文中，我們(men) 提出了最近發現的星際彗星2I/Borisov很有可能來自於(yu) 另一恒星的奧爾特雲(yun) ，這意味著星際物體(ti) 的數量可能超過了太陽係奧爾特雲(yun) 中物體(ti) 的數量。換句話說，受太陽束縛的奧爾特雲(yun) 物體(ti) 是在充滿著許多其他來來往往星際物體(ti) 的汪洋之中遊泳。不僅(jin) 如此，彗星2I/Borisov的發現也說明了銀河係中部分的碳和氧可能是存在於(yu) 星際物體(ti) 之中的。

進入太陽係的係外物體(ti) 圖片來源：pixabay

星際物體(ti) 小至灰塵顆粒大至行星。眾(zhong) 所周知的是，已經存在於(yu) 星際空間超過一個(ge) 世紀的宇宙灰塵在不斷補充著太陽係灰塵，而太陽係灰塵能夠反射陽光，形成我們(men) 所看到的黃道光。最近，光學引力透鏡實驗（ Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE)）辨別出了一些獨立的行星，這一實驗在過去通過行星對背景恒星光度產(chan) 生的特殊引力透鏡影響，發現了幾顆類似的行星。

總的說來，銀河係中充滿著各種物體(ti) ，有些受到了母恒星的束縛，但大部分都飄蕩在星際空間之中。當這些不受約束的物體(ti) 經過太陽係時，研究他們(men) 能夠幫助我們(men) 了解它們(men) 的起源地，而無需我們(men) 長途跋涉到那裏去。依靠我們(men) 現有的化學火箭，到達銀河係中心所花費的時間將是地球年齡的1/10。

最有趣的是，新發現的星際物體(ti) 能夠讓科學家在被衝(chong) 到太陽係“岸邊”的岩石之中尋找“漂流瓶”，這些漂流瓶可能攜帶著其他文明的信息。正如康德（Immanuel Kant）在《純粹理性批判》（Critique of Pure Reason）一書(shu) 中所說：“如果可以根據某種經驗來判斷我們(men) 看到的行星中有些是否具有生命體(ti) ，我會(hui) 把一切都押在上麵。因此我說這不僅(jin) 是一種觀點，而是一種堅定的信念（我敢打賭這信念是正確的），即其他世界上也有居民”。

撰稿：Avi Loeb

翻譯：先雨

審校：殷姝雅

引進來源：科學美國人

引進鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/was-the-interstellar-object-oumuamua-a-nitrogen-iceberg/