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星際天體「首使星」與天體重力相互作用自然產生 非外星人技術製造

2020/4/14 — 20:52

'Oumuamua (圖片來源:NASA網頁圖片)

'Oumuamua (圖片來源:NASA網頁圖片)

首個經過太陽系的星際天體「首使星 ('Oumuamua) 」自 2017 年起被人類發現,天文學界都對其起源相當有興趣,最新刊於《自然天文學》的模擬分析指,首使星可能由一顆恆星撕裂為雪茄狀並將之甩出至銀河系。

大多數小行星和彗星都是較接近球體,但主要由岩石和金屬組成的首使星長約 400 米,其寬度則約是 50 米,其表面是暗紅色,似就被宇宙輻射「烘烤」而成的小行星。另外,首使星正加速離開太陽,比重力輔助造成的加速更快。這種行為與彗星釋氣 (outgassing) 更接近:當彗星靠近太陽時,由於揮發性冰昇華,彗星會釋出氣體繼而加速飛行。

不過,至今無人能確定首使星是小行星還是彗星。亦由於其特性奇怪,有人曾聲稱首使星是外星太陽帆,但過去已有學者反駁說法,更指首使星的發現,顯示實際上宇宙中有更多類似的天體。

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最新的研究不單再次確定首使星的形成屬自然,更解釋到其奇特屬性。有參與研究的美國加州大學聖克魯斯分校天文學家林潮指,團隊證明到類似首使星的星際天體可由母體,與其環繞恆星碰撞時產生的大量潮汐破碎化 (tidal fragmentation) 而產生,然後噴射到星際空間中。

潮汐作用是兩個天體之間的重力相互作用。當小型天體接近大型天體如恆星、黑洞,甚至是大型行星時,強烈的重力會將其拉開,這稱為潮汐破壞 (tidal disruption) 。其中一個例子是在 1994 年木星對蘇梅克-列維九號彗星 (Shoemaker-Levy 9, SL9) 造成的潮汐破壞,當年 SL9 最終因木星引力分裂出 21 塊碎塊,並陸續撞到木星南半球。

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林潮團隊以高解像模擬顯示,當一顆恆星涉及潮汐破壞,結果可能與 SL9 撞木星情況大為不同。

他們指,當一個距恆星剛好一定距離的天體會因重力拉扯而碎裂,隨著其不斷圍繞恆星飛行,天體碎片會再融化成細長狀,並在離開恆星時與其他碎片重新組合,變冷令結構更為穩定。在這個程中,也消耗了大量天體碎片的揮發物,解釋到首使星的暗紅色,以及缺乏彗尾,同時闡明了星際天體的表面乾燥程度。不過,研究認為部份高昇華溫度的揮發物,如水冰仍可能被保留。

當首使星在星際空間這種寒冷環境下翻滾時,當中的揮發物會被鎖起,但在開始接近太陽時,太陽發出的熱量可能會觸發釋氣,從而產生現時觀察到的加速飛行。

團隊又認為,潮汐破碎化可能產生更多類似首使星的天體,估計平均每個行星系統應該總共有約一百萬億個。去年 8 月底人類也發現了迄今二個星際天體「2I/鮑里索夫(2I/Borisov) 」。可以預料的是,隨著我們科技提高,將會發現更多到訪大陽系的星際天體。

來源:
Science Alert, New Study Could Explain How 'Oumuamua Got Its Bizarre Shape, 14 April 2020

報告:
Zhang, Y. & Lin, D.N.C. (2020). Tidal fragmentation as the origin of 1I/2017 U1 (‘Oumuamua). Nat Astron. doi: 10.1038/s41550-020-1065-8

文/Alan Chiu

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