2017年，一股神秘气息围绕着一个闯入太阳系的外来天体。它细长如雪茄形被命名为“奥陌陌（‘Oumuamua）”（夏威夷语，意为“远道而来的信使”）。它是如何形成，又从何而来？科学家们一直争论不休。
    而最近，Thiem Hoang和亚伯拉罕·勒布（Abraham Loeb）联合研究否定了学界对于奥陌陌起源的主流猜测，为它的身世之谜又蒙上了一层迷雾。
    （有趣的是，勒布和他的博士后Shmuel Bialy曾发表的一篇论文指出，奥陌陌有可能是一艘“人工制造的光帆飞行器”。）

人类观测到的第一颗闯入太阳系的外来天体奥陌陌的艺术图
Credit: ESA/Hubble, NASA, ESO, M. Kornmesser＋

科学家们确定“奥陌陌”不是由固态氢构成的

    关于奥陌陌的起源和分子结构的争论还在继续。《天体物理学通讯》上发表的一篇文章表明，奥陌陌不是由固态氢组成的。这一观点颠覆了之前一些看似可信的假说。
    斯皮策太空望远镜（Spitzer Space Telescope）在大量观测后，确定了它的碳基分子出气量范围。在此之后，2020年早些时候塞利格曼和劳克林（Seligman & Laughlin）发表了一项研究，该研究表明，如果奥陌陌是一座氢“冰山”，那么我们很难探测到给它火箭般推力的氢气。但是，哈佛-史密松天体物理中心（CfA）和韩国天文学与空间科学研究所（KASI）的科学家们提出质疑，氢基物质是否撑得住从星际空间到太阳系这么长的旅途。
    韩国天文学与空间科学研究所理论天体物理学组的高级研究员Thiem Hoang博士，同时也是该文章的主要作者，他表示：“塞利格曼和劳克林的提议似乎很有道理，因为它也许可以解释奥陌陌那超长的形状和它受到的非引力加速度作用。然而，他们的理论是基于致密的分子云中可以形成氢分子冰这一假设。如果这个假设成立，宇宙中将大量存在固态氢天体，这一发现将产生深远的影响。固态氢也被用来解释暗物质的存在，这也是现代天体物理学的一大谜团。”该文的合著者，哈佛大学讲席教授阿维·勒布博士补充道：“我们不仅要检验该理论的基本假设，还要考虑暗物质的命题。我们怀疑固态氢扛不过这段长达数亿年的‘旅途’，因为它挥发的速度太快。我们也同时怀疑，固态氢能否在分子云中生成。”

太阳系过客奥陌陌的示意图。
Credit: ESO/M. Kornmesser

    2017年，奥陌陌的运动速度一度达到了30万千米/小时。刚被发现时，奥陌陌被归类为小行星。后来观察到它的加速，科学家们认为奥陌陌具有彗星的性质。可实际上，这个天外来物只有0.2千米的半径，它也不属于彗星一类，它的起源是个谜。研究人员们把目光转向巨型分子云(GMC)W51，它是距离地球最近的巨型分子云之一，约17000光年。他们将W51作为奥陌陌的来源来研究，却发现如果这样的话，奥陌陌在到达太阳系之前就会消耗殆尽。勒布博士说：“最可能生成固态氢的地方在星际介质最致密的环境中。那就是巨型分子云。”这更加证实了这些环境距离地球太远，不是固态氢的温床。
    天体物理学上，固态天体公认的来源是尘埃粘性碰撞导致的积聚，但是对于固态氢来说，这个理论不成立。“形成千米级别的天体，首先要形成微米级别的微粒。然后，这些颗粒要依靠粘性碰撞积累壮大。然而，在气体密度较高的区域，气体碰撞产生的热能使微粒上的氢覆盖层迅速升华，从而阻止氢的聚集。”
    尽管该研究探索了多种固态氢在形成过程中被毁坏的机理，包括星际辐射、宇宙射线和星际气体，但是由星光照射引起的升华，才是固态氢天体无法形成的元凶。根据勒布博士的说法，“巨型分子云中，热碰撞导致的氢分子热升华，使得奥陌陌这样尺寸的天体无法形成。”这个结论排除了奥陌陌在巨型分子云中诞生后来到太阳系的可能性，更否定了不断增长的“原始雪球”是暗物质的猜测。在这些情况下，氢挥发冷却并不能抵消星光引起的热升华对氢分子冰天体的破坏作用。
    2017年，自从海勒卡拉天文台（Haleakalā Observatory）的观测者们第一次发现奥陌陌呼啸着划过夜空那天起，它就成为了学者们炙手可热的研究对象。“这个天体神秘而且难以理解，因为它展示出太多奇特的性质，我们从未在太阳系的彗星和小行星中观察到过这些性质。”
    这个天外来客的本质依然是一个谜，但是勒布博士认为这种情况不会持续太久，如果发现更多它的同类后就应该能够解开谜团。他说：“如果有更多类似奥陌陌的天体，那么定于明年首次投入使用的维拉·C·鲁宾天文台（VRO）每月应该可以探测到大约一个类似的天体。我们期待看到它能发现什么！”

参考文献：
1.Another Twist in the Debate Over the Origins and Structure of Mysterious Interstellar Object ‘Oumuamua, by Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics on Aug 18, 2020
http://go.newsfusion.com/nasa-news/item/7182521
2.“Destruction of Molecular Hydrogen Ice and Implications for 1I/2017 U1 (Oumuamua)” by Thiem Hoang and Abraham Loeb, 17 August 2020, The Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847/2041-8213/abab0c

来源：牧夫天文 中国科学院国家空间科学中心