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標題: 星際怪客闖進太陽系 [打印本頁]

作者: 深夜才是我的 時間: 2021-1-6 05:20 標題: 星際怪客闖進太陽系

2021-01-01 傑維特（David Jewitt）、莫洛－馬丁（Amaya Moro-Martin）

天文學家首次發現兩顆來自太陽系外的天體，正為觀測到的各種特徵困惑不解。

2017年10月24日晚上，傑維特（本文作者之一）收到一封電子郵件，捎來關於天空中一顆軌跡奇特的新天體消息，內容相當吸引人，寄件者是美國航太總署（NASA）噴射推進實驗室的天文學家法諾奇亞（Davide Farnocchia）。六天前，夏威夷大學的天文學家韋雷克（Robert Weryk）發現這顆一開始稱為P10Ee5V的天體，它速度很快，太陽的重力無法使它留在太陽系。事實上，天文學家最初預期此天體的運行軌道是封閉橢圓，結果卻是開放式的曲線，也就是說，它不會返回太陽系。法諾奇亞寫道：「還需要更多資料，但軌道看來是雙曲線。」幾個小時後，傑維特寫信給挪威的長期合作者劉麗杏（Jane Luu），希望運用西班牙的北歐光學望遠鏡（Nordic Optical Telescope）觀測這顆新天體。同時，世界各地許多天文台也搶著觀測它。

天文學自此開啟一個新紀元。這顆天體後來命名為C/2017 U1（C代表彗星），之後又改為A/2017 U1（以小行星命名），最後稱為斥侯星（1I/'Oumuamu1a），成為有史以來第一次在太陽系內觀測到來自太陽系之外的天體。1I代表第一顆已知的星際天體，而'Oumuamu1a是夏威夷語「第一個來自遠方的信使」，此名稱是由韋雷克和同事提出，他們使用位在夏威夷茂伊島的泛星計畫（Pan-STARRS）望遠鏡獲得此一發現。

天文學家一開始便注意到，斥候星相對於太陽的運行速度極快：即使已考慮太陽重力的影響，斥侯星的速度仍有每秒26.3公里。太陽系內天體無法對斥侯星產生這樣的推力，而太陽的重力無法抓住一顆速度這麼快的天體，因此斥侯星一定來自太陽系之外。

至於斥候星經歷了什麼樣的旅程呢？依據目前所知，它可能在銀河系裡遊蕩了數億年。觀測結果顯示，斥候星來自天琴座亮星織女星的方向，不過它從該位置飛來太陽系需時約30萬年，當時織女星並不在那裡。

雖然天文學家長久以來即相信，終將有星際天體飛掠太陽系，不過真正觀測到這類天體時依然非常驚喜。一年前，任職於夏威夷大學的英格赫特（Toni Engelhardt）與同事進行全面分析，結論是找到星際天體的機會相當渺茫，因為這類天體太小且太暗。但是當天文學家對斥侯星更深入了解，一開始的驚喜全變成困惑：所有的特徵都與預期背道而馳，包括它的形狀、大小及有別於彗星等性質。如果星際天體的特徵都是這樣，那麼我們還有很多該探究的事。

外星人的傑作？

根據北歐光學望遠鏡以及其他望遠鏡的觀測資料，天文學家很快發現，斥侯星缺乏彗星的典型特徵：彗尾以及由冰與塵埃昇華而成的彗髮環繞在周圍。它除了獨特的軌道之外，看起來就像固態小行星。令人吃驚的是，斥候星來自平均溫度比絕對零度僅高一些的星際空間，卻缺乏冰昇華的證據；水是宇宙中第二豐富的分子，僅次於氫分子，理當要存在。

然後是關於斥候星的形狀。天文學家藉由小行星的亮度做為測量尺寸大小的標準，越大的天體會把越多太陽光反射到地球。根據斥侯星的平均亮度，天文學家估計它的直徑約100公尺；與多數小行星相比，它顯得較小。的確，如果斥侯星飛掠路徑是多數小行星所在的小行星帶，我們則永遠看不見它。幸運的是：它近距離飛掠地球（相距約6000萬公里，為太陽與地球間平均距離的40%）。多數小行星像是在太空中自轉的塊狀馬鈴薯，亮度隨著它們以較大或較小的一側朝向地球而週期變化。在觀測上，這類自轉會產生「光變曲線」（light curve），天文學家可透過亮度變化得知小行星的自轉週期，並估計它的大小。2017年12月，天文學家發表斥侯星的光變曲線分析結果：自轉週期約八小時，與太陽系的小行星相比並無特別。但是多數小行星自轉時的亮度變化幅度約10~20%，斥侯星卻達到前所未見的10倍，代表它的形狀極度扁平，有時是大而明亮的平面，有時只是非常狹窄的側面。

斥侯星的大小與外型比例像是大型火箭，例如高110公尺、寬10公尺的農神五號，令人大感驚訝。天文學家巡天搜尋小行星與彗星時，確實經常再次發現繞行太陽的廢棄火箭，例如2000年時發現的2000 SG344，可能是阿波羅任務留下的物體。但是斥侯星運行的軌道太奇特，不可能是1960年代的火箭。難道是外星文明發射的火箭嗎？這聽起來不可思議，但是根據既有資料，天文學家無法立即否定這個可能性。

正當天文學家為此苦惱之際，他們再次驚訝。2018年，歐洲太空總署（ESA）的義大利天文學家米榭利（Marco Micheli）和同事發表了斥侯星運行軌道形狀的測量結果，顯示除了太陽與行星的重力之外，還有微弱但類似火箭產生的推力在推動它。

眾所周知，彗星具有所謂「非重力的作用力」（non gravitational force），這是由彗核面對太陽那側的冰揮發時產生的不對稱推力。但是斥侯星並非彗星，而且質量完全沒有減少，無法以此原因解釋；或許斥侯星只噴出氣體，所以比彗星塵埃難觀測到？確實有可能，而這種性質使斥侯星顯得獨特：天文學家還不知道哪顆天體只噴發氣體而不噴發塵埃或冰。米榭利認為，斥侯星噴發的塵埃顆粒可能較大，只是望遠鏡沒有觀測到。

2018年11月，美國哈佛史密森尼天文物理中心的比亞利（Shmuel Bialy）和羅布（Avi Loeb）提出，這股非重力的作用力來自太陽光對於照射的天體所施加的微弱壓力。然而就我們所知，若斥侯星承受輻射壓後會運動，它要嘛就像麥拉板（Mylar，用來製造慶生會氣球的鍍鋁塑膠）一樣極薄，要嘛密度極低。比亞利和羅布認為斥侯星可能是「光帆」，一艘由外星文明設計的飛船，平坦但像船帆，藉由星光推動而穿越太空。

雖然這個想法很有趣，但多數天文學家傾向相信斥侯星是自然天體。2019年2月莫洛－馬丁（本文作者之一）計算出，斥候星若由太陽光推動，密度必須是空氣的1/100。這類宇宙小塵埃「冰狀碎形集合體」可能在其他恆星的原行星盤外圍形成，原行星盤是初生行星匯聚冰與塵埃的構造。2020年夏天，挪威奧斯陸大學的劉麗杏、弗列科（Eirik FlekkOy）和圖森特（Renaud Toussaint）提出，斥侯星是由活躍彗星彗髮的塵埃顆粒逐漸匯聚而成，然後脫離彗星。這類顆粒在地球上仍屬未知，但可能存在於星際空間這類極度真空的環境中。

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