長(zhǎng)周期彗星 圖片來(lái)源：pixabay

奧爾特云的概念最先由丹麥天文學(xué)家Jan Oort在1950年提出，他定義奧爾特云的半徑延伸至10萬(wàn)倍日地距離外的太陽(yáng)系邊緣。該區(qū)域有著數(shù)十億個(gè)比曼哈頓島更大的冰質(zhì)巖石，這些巖石就像是太陽(yáng)系行星形成的浩大工程剩下來(lái)的磚塊一樣。奧爾特云的物體在運(yùn)動(dòng)到太陽(yáng)附近時(shí)，會(huì)因?yàn)殛?yáng)光加熱蒸發(fā)其中的冰，而成為長(zhǎng)周期彗星。其中一塊巨大的長(zhǎng)周期彗星可能在大約6600萬(wàn)年前解體形成?？颂K魯伯碎塊（Chicxulub impactor），從而導(dǎo)致了恐龍的滅絕。

導(dǎo)致恐龍滅絕的彗星碎塊 圖片來(lái)源：pixabay

奧爾特云的外邊界位于太陽(yáng)系距離最近的阿爾法半人馬星系一半的地方。因此，如果其他的恒星也擁有著與太陽(yáng)系類似的奧爾特云的話，那么，這些奧爾特云就會(huì)像擺放好的臺(tái)球那樣緊密相鄰。

恒星對(duì)處在星系邊緣巖石的引力并不是特別強(qiáng)，如果有其他恒星經(jīng)過(guò)并對(duì)這些巖石產(chǎn)生引力干擾，它們很容易就會(huì)脫離該恒星體系進(jìn)入星際空間。由于這些物體圍繞恒星運(yùn)動(dòng)的起始速度很小，它們會(huì)繼承其母恒星相對(duì)于定域靜止系的運(yùn)動(dòng)。因此當(dāng)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)首個(gè)星際物體奧陌陌（‘Oumuamua）在定域靜止系中幾乎完全靜止時(shí)，他們感到十分震驚，因?yàn)樵谶@片區(qū)域的500個(gè)恒星中只有一個(gè)處于靜止?fàn)顟B(tài)。

盡管科學(xué)家們之前一直嘗試尋找?jiàn)W陌陌的起源恒星，但因?yàn)槿魏畏较虻囊暰€都會(huì)被銀河系中四處彌漫的奧爾特云所阻擋，這一點(diǎn)很難辦到。2017年奧陌陌的發(fā)現(xiàn)讓人震驚的另一點(diǎn)是，科學(xué)家們預(yù)估了來(lái)自于奧爾特云類似物中的星際巖石數(shù)量，發(fā)現(xiàn)其遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于科學(xué)家們解釋奧陌陌類似物所需要的總數(shù)值。因此奧陌陌類似物誕生地一定與我們所知道的太陽(yáng)系有所不同。

最近，Alan Jackson和Steven Desch提出，奧陌陌可能是一個(gè)由氮構(gòu)成的冰山。這一情形很少見(jiàn)，此前在太陽(yáng)系奧爾特云無(wú)數(shù)的天體之中，從來(lái)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)這樣的物體。如果我們發(fā)現(xiàn)的首個(gè)星際物體就是完全由氮構(gòu)成的，這意味著類似的氮冰山可能十分的常見(jiàn)。通常，氮是和碳一起通過(guò)恒星內(nèi)部的碳氮氧循環(huán)產(chǎn)生的。斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡（Spitzer Space Telescope ）的發(fā)現(xiàn)對(duì)奧陌陌周圍含碳分子的存在提出了嚴(yán)格的限制，這在本就缺少彗尾反射陽(yáng)光形成的可見(jiàn)標(biāo)志的基礎(chǔ)上，又增加了約束。如果一定要解釋奧陌陌為什么偏離了恒星引力形成的軌道，那么基于動(dòng)量守恒原理，奧陌陌1/10的質(zhì)量一定是蒸發(fā)掉了。氮的蒸發(fā)會(huì)改變奧陌陌的翻轉(zhuǎn)周期并且造成遠(yuǎn)在觀察極限之上的抖動(dòng)。除此以外，一個(gè)氮冰山應(yīng)該繼承其起源恒星的運(yùn)動(dòng)，而不是像來(lái)源于定域靜止系的奧陌陌這樣。

奧爾特云的外圍會(huì)受到星際粒子的轟炸。太陽(yáng)風(fēng)具有保護(hù)作用，但它的密度會(huì)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(yáng)風(fēng)將被星際介質(zhì)完全阻隔。這一阻隔邊界被稱為日球?qū)禹?，但它的半徑僅為奧爾特云半徑的1/1000。在我與Merav Opher, James Drake 以及Gabor Toth最近共同撰寫(xiě)的論文之中，我們提出了日球?qū)禹斝螤钍墙茍A形的蓬松的羊角面包。在日球?qū)禹斠酝?，奧爾特云的物體和其他星際物體暴露在相同的環(huán)境中，承受著高能宇宙射線，灰塵以及星際氣體粒子對(duì)它們表面造成的傷害。

那么奧爾特云的外圍到底是如何形成的呢？在我和我學(xué)生Amir Siraj最近完成的一篇論文中，我們提出了一種假設(shè)：在起源星團(tuán)中，太陽(yáng)曾經(jīng)短暫地有過(guò)一個(gè)的雙星伙伴，這個(gè)雙星伙伴可能捕捉到了星團(tuán)環(huán)境中可觀察到的奧爾特云外圍物體，這一過(guò)程也能夠解釋一些遙遠(yuǎn)行星存在的可能性，比如假設(shè)的第九行星。

但另一更令人震驚的發(fā)現(xiàn)是，大部分奧爾特云的物體都不受太陽(yáng)的引力束縛。在我和Amir的另一篇論文中，我們提出了最近發(fā)現(xiàn)的星際彗星2I/Borisov很有可能來(lái)自于另一恒星的奧爾特云，這意味著星際物體的數(shù)量可能超過(guò)了太陽(yáng)系奧爾特云中物體的數(shù)量。換句話說(shuō)，受太陽(yáng)束縛的奧爾特云物體是在充滿著許多其他來(lái)來(lái)往往星際物體的汪洋之中游泳。不僅如此，彗星2I/Borisov的發(fā)現(xiàn)也說(shuō)明了銀河系中部分的碳和氧可能是存在于星際物體之中的。

進(jìn)入太陽(yáng)系的系外物體 圖片來(lái)源：pixabay

星際物體小至灰塵顆粒大至行星。眾所周知的是，已經(jīng)存在于星際空間超過(guò)一個(gè)世紀(jì)的宇宙灰塵在不斷補(bǔ)充著太陽(yáng)系灰塵，而太陽(yáng)系灰塵能夠反射陽(yáng)光，形成我們所看到的黃道光。最近，光學(xué)引力透鏡實(shí)驗(yàn)（ Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE)）辨別出了一些獨(dú)立的行星，這一實(shí)驗(yàn)在過(guò)去通過(guò)行星對(duì)背景恒星光度產(chǎn)生的特殊引力透鏡影響，發(fā)現(xiàn)了幾顆類似的行星。

總的說(shuō)來(lái)，銀河系中充滿著各種物體，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(dāng)這些不受約束的物體經(jīng)過(guò)太陽(yáng)系時(shí)，研究他們能夠幫助我們了解它們的起源地，而無(wú)需我們長(zhǎng)途跋涉到那里去。依靠我們現(xiàn)有的化學(xué)火箭，到達(dá)銀河系中心所花費(fèi)的時(shí)間將是地球年齡的1/10。

最有趣的是，新發(fā)現(xiàn)的星際物體能夠讓科學(xué)家在被沖到太陽(yáng)系“岸邊”的巖石之中尋找“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(shū)中所說(shuō)：“如果可以根據(jù)某種經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷我們看到的行星中有些是否具有生命體，我會(huì)把一切都押在上面。因此我說(shuō)這不僅是一種觀點(diǎn)，而是一種堅(jiān)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(jìn)來(lái)源：科學(xué)美國(guó)人

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