第一个已知的星际闯入者类似于黑暗彗星

2017年被发现并仅可观测几周，第一个已知的穿越太阳系的星际物体让天文学家感到困惑，引发了猜测，它可能是一片巨大的雪花，氢冰山或类似冥王星的行星的一部分 - 甚至是一个外星探测器，这是畅销书中推广的想法。

每种理论都试图解决一个明显的矛盾：名为Oumuamua(夏威夷语为“来自远方的第一个信使”，发音为oh-moo-uh-moo-uh)的星际闯入者怎么会像彗星一样加速，但缺少彗星明亮的尘土飞扬的尾巴?

“在我们期望这些星际彗星表现的各种方面，Oumuamua的行为恰恰相反，”艺术与科学学院天文学系博士后研究员，国家科学基金会博士后研究员Darryl Seligman说。

“这从一开始就是一个完全的谜。

现在塞利格曼及其同事相信他们已经解开了另一块拼图。在最近发表的研究中，塞利格曼帮助提出了最合理的解释，即Oumuamua可能是什么 - 一个冰冷的行星构建块，大致类似于彗星 - 并认为类似的小天体可能会在我们中间发现。他称它们为“黑暗彗星”。

“事实证明，我们需要像Oumuamua这样受到严格审查的东西，因为它是星际的，要意识到太阳系本身就有新的黑暗彗星种群，”塞利格曼说。

来自Oumuamua和暗彗星的见解 - 其中一艘航天器将在不到十年的时间内访问 - 可以促进我们对这个太阳系和其他太阳系中行星形成的理解。

自然解释

在22月<>日发表在《自然》杂志上的一篇论文中，塞利格曼和第一作者、加州大学伯克利分校化学助理教授詹妮弗·伯格纳(Jennifer Bergner)认为，无定形水冰变暖释放的氢气可能推动了Oumuamua的非引力加速度，或超出太阳影响的加速度。

自从塞利格曼在耶鲁大学攻读博士学位时发现Oumuamua以来，除气一直是他关注的重点，但每个解释都遇到了理论或观察问题。

当塞利格曼的计算显示Oumuamua没有接收到足够的阳光来为典型的彗星通过水或二氧化碳除气时，出现了突破，这表明它可能由所谓的高挥发物组成 - 可能是一氧化碳或奇异的冰，如固体氢或固体氮。

这导致了塞利格曼自己关于氢冰山的开箱即用的想法，他现在认为“在那里”，但这是朝着正确方向迈出的一步。

然后，芝加哥大学的前同事伯格纳指出了涉及无定形冰的实验，这是一种在非常寒冷的温度下形成的无序冰(而不是结晶)。实验室显示，当高能辐射(类似于宇宙射线)撞击冰层时，它可以捕获分子氢口袋。当冰变暖并且无定形冰变成结晶时，这种放射性产生的氢被释放出来，从而重新排列其结构。

考虑到Oumuamua的大小 - 大约400英尺宽，形状像煎饼，比大多数彗星小一个数量级 - 研究人员得出结论，这种氢释气足以为非重力加速提供动力。这也与丢失的尘埃一致：Oumuamua不会像带有反射尾巴的彗星那样升华尘土飞扬的表面冰，只是释放被困的内部气体。

“主要的收获是，Oumuamua与刚刚经历大量处理的标准星际彗星一致，”伯格纳说。“所以你基本上可以从看起来像富含水的彗星的东西开始，让这种情况有意义。

塞利格曼说，这是最自然的解释：一颗富含水的彗星正是你所期望的从太阳系外行星系统喷射出来的东西。

“我们将看到科学界如何回应，但对我来说，这肯定是正确的答案，”他说。“它解释了所有神秘的特性，我想不出一个单一的理论障碍 - 不像关于Oumuamua的其他理论。

黑暗彗星?

塞利格曼多年来在Oumuamua上的工作让他想知道：如果太阳系中有类似的物体，加速但不产生尘埃痕迹怎么办?

美国宇航局喷气推进实验室的导航工程师大卫·法诺基亚(Davide Farnocchia)确定了七颗小行星的样本，这些小行星的轨迹众所周知，似乎符合描述。每个都表现出非引力加速度太强，不可能由太阳辐射压力或亚尔科夫斯基效应引起，当太阳光被吸收并重新发射为热量时。

加速速度最强的小行星成为2003月9日发表在《行星科学杂志》上的“15 RM：想要成为彗星的小行星”的焦点，Farnocchia是主要作者。塞利格曼在<>月<>日发表的一篇配套论文“黑暗彗星?在小行星样本上出乎意料的大非引力加速度。

研究人员还不知道是什么导致了物体的加速，但与Oumuamua一样，他们认为最有可能的来源是某种形式的释气，比典型的彗星更温和。

“他们肯定在那里，而且肯定会加速，”塞利格曼谈到黑暗彗星时说。“它们是一种与Oumuamua分开的新型物体，但Oumuamua是导致我们发现的原因。

宇宙背景

需要更多的观测来确认暗彗星是一类新的小天体，并找到新的小天体。Farnocchia指出冥王星的行星降级是一个例子，说明物体的定义如何根据新的科学知识而改变。

“我们一直认为小行星和彗星是完全独立的物体类别，”他说。“但现实情况是，你可能有更多的连续统一体，我们看到的这些物体可能填补了这两个类别之间的空白。

塞利格曼已经提交了一份在NASA的詹姆斯韦伯太空望远镜上观测时间的提案，的Hayabusa2号航天器定于2031年与黑暗彗星候选者之一会合。在证明航天器可以在足够注意的情况下拦截Oumuamua之后，塞利格曼继续致力于任务的概念研究，这些任务可以近距离观察未来的星际访客，其中更多的任务预计将被包括智利Vera C. Rubin天文台在内的新望远镜发现。

“研究我们太阳系中的星际彗星和小天体，你可以把地球和太阳系放在它们的宇宙背景下，”他说。“它教会了我们行星的形成和演化，这基本上是我们来自哪里。

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