巨大分子雲(yun) 的合成圖像。這些充滿塵埃和氣體(ti) 的恒星孕育地可能也孕育了這個(ge) 奇怪的天體(ti) ——“奧陌陌”

圖片來源：NASA和加州理工學院噴氣推進實驗室

我們(men) 的太陽就像一艘船，行駛在銀河係的海洋中，隨著宇宙的波濤，大約每兩(liang) 億(yi) 三千萬(wan) 年就會(hui) 和行星一道環遊銀河係一周。在大多數情況下，這場旅行都是孤單的，僅(jin) 偶爾能和另一顆恒星近距離相遇。然而就在幾年前，發生了一件具有重大意義(yi) 的事件：我們(men) 的太陽可能偶遇了一大塊漂浮在太空中的氫冰山。由於(yu) 這是一種人類從(cong) 未觀測到的新型天體(ti) ，這一場景令人難以置信，但是現有證據非常令人信服，影響也十分廣泛。

這一理論由芝加哥大學的Darryl Seligman和耶魯大學的Gregory Laughlin在發表於(yu) 《天文物理學期刊》（Astrophysical Journal Letters）的論文中首次提出。這位太陽係首位星際訪客——“奧陌陌”被發現於(yu) 2017年10月，從(cong) 那時起，關(guan) 於(yu) 它是彗星還是小行星就一直存在爭(zheng) 議，但沒有人能夠肯定。Seligman和Laughlin分析了現存的數據，認為(wei) 奧陌陌並非兩(liang) 者之一。“我們(men) 推測奧陌陌是由氫分子組成的冰，”Seligman說道，“基本上，它就是一座氫冰山。”

天文學家們(men) 第一次發現奧陌陌時它已經不在離太陽最近的位置上，而在駛出太陽係的路上，這使得觀察存在一些困難，但研究者還是觀察到它的一些特征：長度大約400米，形狀類似雪茄，約每八小時快速自轉一周。由於(yu) 它穿越太陽係的速度非常快，無法被太陽引力束縛，因此天文學家們(men) 推斷它誕生於(yu) 太陽係之外。然而令人驚訝的是，奧陌陌在離開時具有輕微但顯著的加速，這與(yu) 預想中和太陽引力對抗的外星係物體(ti) 的情況正好相反。“這的確十分奇怪，”Seligman說道，“有一種力持續將其推離太陽，大小約為(wei) 太陽引力加速度的千分之一。”

有推測認為(wei) ，這種異常加速現象是因為(wei) 被陽光加熱的水冰噴射到太空中，並推動天體(ti) 前進。然而，Laughlin和Seligman認為(wei) 僅(jin) 僅(jin) 這種現象並不足以產(chan) 生如此大的推力，形成所觀察到的加速度。Seligman說：“要產(chan) 生該加速度，所需被水覆蓋的表麵積超過了天體(ti) 表麵積的200%。”為(wei) 了找到更合理的解釋，研究者嚐試尋找其它能夠產(chan) 生足夠強大的噴射流、並提供加速度的冰，其中最合適的就是氫冰。“因為(wei) 氫冰的分子結合非常鬆散，因此隻需要覆蓋天體(ti) 表麵的6%即可，”Seligman說道。

這個(ge) 推測也對奧陌陌來自哪裏的問題有重要的啟發意義(yi) 。氫冰在–267℃升華（從(cong) 固體(ti) 變為(wei) 氣體(ti) ），該溫度僅(jin) 僅(jin) 比宇宙的溫度（–270℃）高一點，因此表麵覆蓋氫冰的奧陌陌必然產(chan) 生於(yu) 宇宙中極度寒冷的地方，最可能的地點就是巨大的分子雲(yun) 中。分子雲(yun) 是由數十到數百光年寬的塵埃和氣體(ti) 聚集而成，恒星也誕生於(yu) 這裏。

曆經數百萬(wan) 年，巨大的分子雲(yun) 中大約1%的物質會(hui) 在重力作用下聚集到一起形成恒星，在消散之前，每個(ge) 分子雲(yun) 都能形成數千顆恒星以及無數恒星核。恒星核是不成熟的氣體(ti) 團塊，有太陽係大小，但被擠壓的程度不足以開啟核聚變反應，因此無法成為(wei) 成熟的恒星。恒星核黑暗致密的深處可以變得十分寒冷，創造了形成氫冰的條件。

“要得到如此大量的氫冰必須要在非常非常寒冷的環境中，離我們(men) 不太遠的最寒冷的地方就是分子雲(yun) 內(nei) 部那些恒星核，它們(men) 的中心區域溫度非常低，因此可能是奧陌陌的發源地。” 亞(ya) 利桑那大學分子雲(yun) 專(zhuan) 家Shuo Kong說道，他為(wei) Seligman和Laughlin的研究提供建議，但沒有直接參與(yu) 該研究。

如果推測正確，那麽(me) 奧陌陌將提供一個(ge) 前所未有的機會(hui) ，讓我們(men) 一窺這些恒星形成的“鍋爐”。Laughlin說：“分子雲(yun) 中恒星形成過程如此低效的原因還沒有完全弄清楚，如果氫冰天體(ti) 也能夠在分子雲(yun) 中形成，那麽(me) 我們(men) 可以推知一些分子雲(yun) 的氣溫非常低，且密度相對較大，這為(wei) 恒星和行星的形成條件提供了一個(ge) 有趣的校準點。”

雖然聽起來有點奇怪，但這個(ge) 理論似乎可以解釋很多奧陌陌的奇特現象，除了非同尋常的加速，也可以解釋為(wei) 什麽(me) 它以26 kms的速度進入我們(men) 的太陽係——接近太陽相對於(yu) 其它恒星的平均速度。這是因為(wei) 奧陌陌並沒有向我們(men) 移動，相反是我們(men) 朝它移動，而它則在恒星核中靜止不動。

奧陌陌奇特的雪茄外形也可以通過該理論得到解釋。不到一億(yi) 年前，它在形成的初期可能有現在的三倍大，而且是球狀，99%由氫冰組成。這些冰在太陽不斷接近的時候逐漸被加熱損耗，最終縮小成細長的形狀，就像一塊肥皂隨著時間的推移被消耗成細條狀一樣。

作為(wei) 一項為(wei) 期四年的調查的一部分，奧陌陌的發現是如此迅速和容易，這一事實也給理論學家們(men) 提出了一個(ge) 問題。如果它是一顆星際彗星或小行星——就像2019年發現的星際彗星Borisov一樣——那麽(me) 這表明這些天體(ti) 比我們(men) 之前認為(wei) 的要普遍100倍。相比之下，奧陌陌發源的“分子雲(yun) ”理論和它的快速發現表明，銀河係中可能有數十億(yi) 個(ge) 這樣的天體(ti) 。“盡管我們(men) 隻觀察到一個(ge) 這樣的天體(ti) ，但它暗示的數量密度極高，” 太空望遠鏡科學研究所的Amaya Moro-Martín說道，他去年提出了關(guan) 於(yu) 奧陌陌發源地的一種不同的理論，“這個(ge) 理論可能能夠解決(jue) 這個(ge) 問題。”

然而，進一步驗證關(guan) 於(yu) 奧陌陌的理論是不可能的，因為(wei) 它已經離開我們(men) 的視線很遠了，但幸運的是，天文學家們(men) 遲早會(hui) 對這些理論做出評估。如果他們(men) 再次觀測到相似的星際訪客進入太陽係，就可以觀察氫冰升華導致的天體(ti) 質量變化。即將投入使用的天文望遠鏡，如智利的Vera C. Rubin天文台，將於(yu) 2022年開始對太陽係進行為(wei) 期十年的觀測，可能會(hui) 發現更多線索。

也有人提議繼續在進行遠程觀測的同時，通過歐洲的彗星攔截器(Comet Interceptor)等任務訪問其中一些天體(ti) 。對該理論進行新一輪的科學研究非常具有吸引力。行駛在宇宙的海洋中，這些在恒星核深處形成的氫冰山可能帶著它們(men) 的秘密在靜靜等待著我們(men) ，“它們(men) 的數量如此之多，因此我們(men) 將有機會(hui) 近距離研究它們(men) 。”Seligman說道。

撰文：Jonathan O'Callaghan ，自由撰稿記者，報道商業(ye) 太空飛行、太空探索、天體(ti) 物理學等廣泛的科學領域。

翻譯：謝宛岑

審校：馬一瑗

引進來源：科學美國人

引進鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/a-hydrogen-iceberg-from-a-failed-star-might-have-passed-through-our-solar-System/


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