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南方周末|首个星际天体起源之谜新解( 二 )


张韵在国家天文台官网上简要介绍了研究的主要思路和结论 。 他们使用超级计算机对天体近距离飞越恒星过程中的结构和热力学演化展开高分辨率的数值模拟 ， 发现恒星的潮汐力可以将天体撕碎成许多细长型碎片 ， 同时潮汐作用可使部分碎片的速度增大至超过恒星的逃逸速度 ， 使它们成为星际天体 。 这些碎片具有翻滚旋转的特征 ， 长短轴的比例大多数高于5∶1 ， 有些甚至能够高于10∶1 ， 这也符合奥陌陌的观测特征 ， 可以解释奥陌陌奇特的外形 。
对于奥陌陌加速度的来源 ， 这个理论也能给出解释 。 他们认为虽然恒星的热辐射使得奥陌陌内部的一氧化碳等可挥发性气体消耗殆尽 ， 但是一些升华温度较高的可挥发性物质（如水冰等）能够在地下数十厘米处保存完好 。 在奥陌陌远离太阳的过程中 ， 这些剩余的水冰可被太阳的热辐射激活喷发 ， 提供观测到的奥陌陌的加速度 。
张韵同时表示：“类似奥陌陌的星际天体穿越太阳系不应该是一个偶然事件 ， 从概率上估计 ， 每个太阳系周围的恒星系统平均至少可以产生百万亿数量级的类似星际天体 ， 才能够解释奥陌陌闯入太阳系事件的发生概率 。 ”林潮也认为 ， 奥陌陌只是冰山一角 ， 天文学家在未来将有机会观测到大量的同类天体 。
耶鲁大学天文学教授格雷戈里·拉夫林（Gregory Laughlin）认为这项研究非常巧妙地运用行星系统演化过程的普遍现象解释了奥陌陌的特征 ， 显示了星际间物质扩散的高效性 ， 为人类理解行星系统的形成和演化提供了关键线索 。 奥陌陌国际空间科学研究团队共同负责人马修·奈特（Matthew Knight）也认为这项出色的研究“用一个单独的模型就得以解释奥陌陌一系列与众不同的特性” ， 令人印象深刻 。
氢分子冰山
时隔一个多月 ， 拉夫林和他在耶鲁大学的学生、目前在芝加哥大学担任博士后研究员的达瑞尔·塞利格曼（Darryl Seligman）在预印本网站arXiv上发布了一篇论文 ， 给出了另一种不同的解释 。 他们的论文正式发表在《天体物理杂志快报》（Astrophysical Journal Letters）上 。 在他们看来 ， 奥陌陌其实就是一个巨大的氢分子冰山 。
在这篇论文中 ， 他们通过重建奥陌陌的轨迹以及它在飞行过程中的受力情况发现 ， 水冰被阳光加热后喷射到太空中产生的推力太小 ， 不足以解释奥陌陌的加速 ， 而其他类型的冰则可能产生足以解释加速现象的喷射 ， 其中最有效的就是氢 。 这就需要奥陌陌中的氢此前也是以固体的形式存在 。
二人进而提出 ， 像奥陌陌这样的氢冰块最初诞生在星际分子云内部 。 这些由气体和尘埃组成的分子云的质量可达数万个太阳的质量 ， 跨度达到数百光年 。 氢是宇宙中最常见的元素 ， 但是氢极少以固体的形式存在 ， 因为氢要在极低的温度下才能结成氢冰 ， 这个温度大约为6K ， 也就是大约-267℃ 。 而在这些黑暗的分子云的中心 ， 尚没有恒星形成 ， 可以免受恒星发出的辐射的影响 ， 因此温度可以冷却到仅比绝对零度高出几度 ， 这样的低温足以使氢结冰 。 同时这些结冰的粒子附着在星际尘埃的小颗粒上 ， 经过数千年的时间可以形成奥陌陌这个尺寸的天体 。
拉夫林和塞利格曼认为这个理论可以解释奥陌陌的加速行为以及它奇怪的细长条状 。 他们的计算表明 ， 奥陌陌的形成时间不超过1亿年 ， 在靠近太阳的过程中因为受热磨损而变成现在的形状 ， 这就像是一块肥皂经过多次使用之后变成长条状一样 。
天文学家对星际分子云充满兴趣 。 星际分子云内部存在原恒星核 ， 是孕育恒星的场所 。 但由于被厚厚的星际气体和尘埃所包裹 ， 天文学家无法使用光学手段探测内部区域 。 不过 ， 射电天文学家已经在分子云内部探测到被认为是生命演化必需物质的有机分子 ， 包括甲醇和乙醛 。 因此 ， 研究星际分子云对我们理解生命的起源和演化有着重要的意义 。


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