【明德网李文涵综合编译】天文学家花了几十年时间寻找来自我们太阳系以外的天体。然后，一次就来了两个。我们应该在什么时候期待下一个呢？它们又能给我们带来什么？
2017年10月，在夏威夷哈雷亚卡拉天文台的望远镜上，一个小小的明亮斑点从天体的虚空中出现了。
该物体以57,000英里/小时（90,000公里/小时）的速度在太空中翻滚，被认为是来自织女星的方向，这是一颗居住在147万亿英里（237万亿公里）之外的外星。它的形状可能像一支拉长的雪茄，也可能形成一个类似宇宙飞船的圆盘，当它被发现的时候，它已经从我们的太阳旁边飞过，做了一个光滑的发夹弯，并开始向另一个方向飞去。
这个空间异常现象被命名为 “Oumuamua”–发音为oh-moo-uh-moo-uh–夏威夷语，意思是 “来自远方的信使首先到达”。夏威夷大学的天文学家罗伯特-韦里克（Robert Weryk）首先探测到了它，他从它的速度中立即知道他看到的是物理学上的新东西。这不是普通的彗星或小行星，它是一个来自遥远的、身份不明的太阳系的星际访客–是有史以来第一个被发现的。
对于这样一个具有外星血统的物体来说，很快就可以看出欧姆阿莫阿是适当的奇怪。有两件事特别让科学家们着迷。
第一件事是它神秘地加速远离太阳，这与许多关于它可能是由什么构成的想法难以调和。第二是它奇特的形状–根据一些估计，它的长度是宽度的10倍。在欧姆阿木阿之前，已知的最细长的空间物体是它们宽度的三倍。
在随后的几年里，科学杂志和全球媒体的头条新闻蜂拥而至，猜测不断。它是一个固体氢块吗？它可能是一个宇宙 “尘埃兔子”–一个巨大的太空版本，就像在客厅家具下经常发现的毛发和碎片一样？或者，正如尊敬的哈佛大学天文学家Avi Loeb所建议的那样，它是一个由地外智能文明制造的人工建筑？
一个意外的客人
科学家们几十年来一直怀疑我们的太阳系可能会被这些星系间的旅行者定期访问，其中许多被认为已经在星际间漫游了数十亿年。但是，尽管每晚都有数百台专业仪器在扫描天空，从南极的雪地望远镜到智利安第斯山脉的阿塔卡马大型毫米阵列（Alma），却从未发现过一个。
然后在’Oumuamua’出现后不久，意想不到的事情发生了：他们又发现了一个。
2019年8月30日，工程师兼业余天文学家根纳季-鲍里索夫在克里米亚诺奇尼的个人天文台瞥见了一个在黎明前天空中移动的物体–使用的是他自己制作的望远镜。即使是第一眼，他也意识到了它的特殊性–它的运行方向与居住在横跨太阳系的主要小行星带的彗星不同。
2I/Borisov是以其发现者的名字命名的，它被怀疑是一颗无赖彗星–一颗不与恒星结合的彗星。那么，这些访客来自哪里？它们能告诉我们关于外星太阳系的什么？我们应该多长时间才能看到它们呢？要找到答案，首先要知道它们是由什么构成的。
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— InkICan (@InkICan) May 14, 2021
神秘的缺席
欧姆阿莫阿尚未被明确归类为彗星或小行星–它可能完全是其他东西–但科学家们一直认为，大多数星际物体都是前者。目前居住在我们太阳系最远处的一些彗星，在被太阳引力捕获之前，可能最初是星际航行者，所以这也说得通。
然而，大多数彗星都有 “尾巴”–在它们身后留下的明亮污迹–当它们靠近太阳并加热，释放出里面的冷冻气体和尘埃时形成的。正如你现在可能已经猜到的，欧姆阿莫阿没有。这尤其令人震惊，因为它的路径把它带入了太阳系深处，向太阳急速坠落，只差0.26AU–大约是从地球到太阳距离的四分之一。
“随着数据的到来，越来越多的奇特之处出现了”。Loeb说，他在这段时间参加了一个关于’Oumuamua’的会议，当会议结束时，他和一位从事了几十年小行星研究的同事离开了会议室。他说，“这太奇怪了，我希望它从未存在过’–它把人们带出了他们的舒适区”。
起初，科学家们认为，这也许意味着欧姆阿莫阿毕竟是一颗岩石小行星。然后更多的观察结果出来了。亚利桑那州立大学的天文学家和行星科学家艾伦-杰克逊说：”他们发现，它在远离太阳时有这种加速度“。
这是个普遍令人困惑的现象。彗星在从与太阳的亲密接触中返回时加速是非常正常的，但这只是因为它们被其尾部所驱动–被喷出的气体给它们带来了动力，就像火箭的发动机一样。
“对我来说，这确实是压垮骆驼的那根稻草，可以这么说–除了太阳的引力之外，还有一些东西在推着它走”，洛布说。”为了解释这种推力，你需要这个物体的大约十分之一的质量来蒸发。
一个想法是，也许这个物体是一座 “氢气冰山”–一个巨大的冰冻氢气块，它可能已经形成了一个从地球上看不到的尾巴。
然而，并非所有人都相信。首先，从来没有人在太空中看到过氢冰–Loeb和他的同事们认为，氢冰块不可能长时间保持足够的温度来形成像欧姆阿姆这样的大型物体。考虑到它的冰点（-259C/-434F）仅略高于宇宙的环境温度，它似乎不太可能在从最近的空间区域跋涉数亿年后幸存下来。 正如一位评论家所说，它在被 “星光烤熟 “之后就会散架。
在所有的混乱中，”欧姆阿姆阿 “可能是由一个智能外星文明制造的想法开始变得有点可信了–首先，塞蒂研究所的科学家们对它很感兴趣，用望远镜对准它，倾听它可能发出的任何无线电信号。
在外星技术的设想中，欧姆阿姆阿从太阳那里得到的不明原因的推动力是由太阳光在其表面的反射造成的，它需要是一个薄的、平的和反射的–就像风推动船帆。对于它的体积来说，这个物体确实非常闪亮。”但当然，大自然并不制造船帆”，Loeb说。“所以这导致我在《科学美国人》的文章中，以及后来在一篇科学论文[以及现在的一本书]中提出，它可能是人造的”。
Loeb解释说，另一个物体–2020-SO–在2020年9月收到了来自太阳的类似的神秘加速。它最初是由发现’Oumuamua’的同一台望远镜发现的，结果是1966年发射的失败的 “勘测者II “任务的火箭助推器，该任务旨在将一个航天器降落在月球上。它被成功发射到太空，但很快就失去了联系，并在周围漂浮了几十年。就像Loeb提议的外星 “光帆 “一样，它有一个平坦的反射表面，可以排斥光线并将其向前推进。
最后，塞蒂没有发现任何东西–尽管这并不排除 “欧姆阿姆 “属于一个早已消亡的宇宙文明的可能性。
最后，今年早些时候，杰克逊和他的同事史蒂文-德施想出了一个解释，似乎可以解释欧姆阿姆的古怪特征，而不需要任何外星技术。他们先是排除了一些事情。首先，他们知道，如果有任何气体离开欧姆阿木阿，它们不可能包括一氧化碳、水或二氧化碳，因为天文学家会看到它们。
Desch说：”它必须是以前没有人考虑过的东西。它也不可能是氢气，因为宇宙太热了”。他说：”我们刚刚意识到，氮冰可以提供它所需要的推动力–而且它在冥王星上被观察到”。为了证实这一想法，他们计算了欧姆阿莫阿表面的光泽度，并将其与氮冰的反射率进行比较–发现两者或多或少是完全匹配的。
研究小组得出结论，该物体可能是一大块氮冰，它是从一颗年轻恒星周围的类似冥王星的系外行星表面削下来的。根据我们自己的太阳系的演变–开始时在柯伊伯带的冰层附近有数千颗类似的行星–他们认为，这块碎片可能在5亿年前断裂。
Desch说：”最终海王星穿过了那个区域，并抛出了大量的物质–而这发生得非常早。他们认为，从那时起，欧姆阿莫阿就一直在寒冷、贫瘠的广袤深空中旅行”。
尽管这个物体在许多年前就已经最终到达了太阳系的最外缘，但是它还是花了很长时间才到达了它最初被发现的那个温暖的中心区域–并且在接近时被逐渐磨成了薄饼。这就解释了它不寻常的形状和一次性的加速，因为蒸发的氮气会留下一个看不见的尾巴，推动它前进。”我们的大气层大部分是氮气，你可以看到它，杰克逊说。”氮气很难被发现”。
同样，不是每个人都对这个建议感到满意。
首先，Loeb怀疑类似冥王星的行星 “Oumuamua “是否有足够大的表面积，以至于我们发现了它的碎片，这在统计学上是合理的。他的团队已经计算出，你需要银河系中的恒星有100倍的质量，才能解释我们看到一个被削掉的氮气冰山。他说：”冥王星的表层只有其大小的百分之几”，所以这根本就说不通。
但是，如果这个理论被证明是正确的，”欧姆阿莫阿 “可能已经提供了一个难得的机会，让我们看到外星太阳系中的情况。
目前，我们只能间接地看到围绕其他恒星运行的行星–当它们的身影从恒星面前经过时，它们会阻挡多少光线，或者当它们经过时，它们的重力会扭曲光线。这一切都归功于所涉及的令人难以置信的距离。穿越4.2光年（25万亿英里）到达最近的恒星半人马座，以我们目前的技术需要数千年的时间。如果它现在离开地球，像旅行者号这样的航天器–目前正在探索太阳系外的深空–将在75100年到达。
杰克逊说：”在我的有生之年，或者西方文明的有生之年，到达另一个太阳系外行星是永远不可能的。但是我们可以让大自然把它们的碎片送到我们面前，我们可以真正近距离地看到”。
欧姆阿莫阿进入我们的太阳系时仍然比较大，这一事实表明，它仍然是其母体行星的一个原始碎片，在冰冷的太空真空中保存了5亿年。在所有这些时间里，它很可能从未近距离遇到过另一颗恒星，直到它偶然遇到我们的恒星。Desch说:”它可能在几分之一光年内经过了几十个太阳系，但它不会在像我们这样的太阳附近再活下来”。
特别是，欧姆阿莫阿可能是一座冰冷的氮气冰山，这表明其他太阳系与我们的太阳系有着令人欣慰的相似性。
“它告诉我们的是，在其他行星系统的外部区域，我们有这些较大的天体，如冥王星”，杰克逊说。计算结果甚至表明，这些冰有一种淡红色的色调，类似于在冥王星的氮气冰川上发现的分层，其中含有甲烷。”它们足够大，以至于它们分化了–它们足够热，以至于它们分离了由不同材料组成的，并产生了分层结构”。
在欧姆阿姆阿之前，其他行星系统的外围完全是一个谜，因为那里的物体太过遥远，无法在其邻近的恒星上形成太多的轮廓。杰克逊说：”我们只知道那些距离较近的天体，因为它们更经常地绕行，并且挡住了更多的星光”。
甚至连氮气本身也是新闻–在太阳系中，它无处不在。但是在欧姆阿木阿之前，我们不可能说它在其他地方是否常见。”杰克逊说：”这并不是我们以前所能直接掌握的东西。
一颗 “无聊 “的彗星
幸运的是，2I/Borisov已经被证明没有它的宇宙伙伴那么难解读。它被认为是迄今为止发现的第一颗星际彗星。与那些徘徊在太阳系外围的彗星一样，EI/Borisov被认为是由水、灰尘和一氧化碳的泥浆混合物组成的。它有一个可见的尾巴，或多或少是科学家所期待的。如果说有什么不妥的话，2I/Borisov使’Oumuamua’看起来更加怪异了。
2I/Borisov被认为是从一个以红矮星为中心的古老太阳系中剥离出来的，红矮星是我们银河系中最暗淡和最丰富的类型。根据它的速度和轨迹，一个国际团队初步计算出它可能起源于Ross 573星–现在是一颗白矮星–它居住在距离太阳大约629万亿英里（965万亿公里）的空间区域。他们认为，它是在大约90万年前这个天体附近的三个大型天体发生剧烈碰撞后被抛入太空的。
然而，杰克逊对此表示怀疑。他说：”我们不知道2I/Borisov来自哪个具体的恒星系统，它已经旅行了太长时间，无法追踪到一个单独的系统。”但是因为鲍里索夫看起来更像一颗太阳系的彗星，我们希望它来自其母系统内的彗星云，不管那是什么地方”。
一个不可能的计算
当一些专家在思考Oumuamua和2I/Borisov为何会有如此大的差异时，其他专家正在研究到底还有多少个像它们一样的物体。
“我们曾预计我们最终会看到星际物体，因为我们知道我们自己的太阳系中的彗星被合理地定期抛出”，杰克逊说。按理说，同样的过程会发生在银河系的其他地方–但这完全是一种假设。
即使在发现欧姆阿木阿之后，它的到来究竟有多罕见或在统计学上有多不可能，仍然像该物体本身一样令人费解–因为所有人都知道它的到来可能是一生中仅有一次的事件。同样地，我们的太阳系也可能充斥着这些大星系的碎片，它们是如此黑暗，只有当它们的路径恰好经过太阳时才会显示出来。
现在，科学家已经发现了两个星际航行者，他们的预感或多或少得到了证实。但是估计这些物体到底有多普遍–以及我们可以预期看到它们的频率–仍然非常棘手。
早在任何星际物体被实际看到之前，即2009年，Loeb及其同事就进行了一项早期计算，研究了我们找到一个单一物体的可能性。他们根据银河系中恒星的密度和关于每个恒星向更广阔的宇宙喷射的物质数量的假设来进行估计，然后将其与地球上最强大的望远镜的灵敏度进行比较。他们得出的结论是，在其整个搜索过程中发现一个天体的概率 “非常小”–在千分之一到十万分之一之间。像’Oumuamua’这样的天体应该是非常罕见的，科学家几乎不应该看到它。
但是他们看到了。根据对它的成功探测，一个团队计算出，在每一个边长为地球到太阳距离的三维空间单位中，你在任何时候都会发现大约五个类似大小的宇宙物体。
这表明银河系中的星际物质的密度比以前所认为的要高得多。它还暗示，这些物体不是仅仅由年轻的太阳系在其行星形成时产生的，而是在恒星的整个生命过程中释放出来的–否则它们就不会如此常见。
同时，最近的研究–在发现2I/Borisov之后–表明，在任何时候，在我们的太阳系中都有大约50个跨度至少为50米的星际物体。
这很重要，因为并非所有的星际物体都像我们最近的访客那样无辜。虽然现在认为杀死恐龙的撞击来自于我们太阳系内的物体，但星际小行星和彗星可能具有特别的破坏性，因为它们的速度明显快于围绕我们太阳运行的物体。
寻找更多
不管怎么说，科学家们都将得到一些答案。探测星际物体的微弱光芒需要强大的设备–这正是智利正在建设的一个新的天文台将拥有的设备。
维拉-鲁宾天文台位于智利北部海拔2682米（8799英尺）的帕琼山顶。它预计将于2022年或2023年投入使用，是有史以来为天文学领域建造的最大的数码相机的所在地。它将对夜空进行夜间勘测，搜索至少140米（500英尺）宽的近地物体–大约是欧姆阿姆的三分之二，是2I/Borisov的七分之一。
许多天文学家乐观地认为，它将找到下一个星际物体–以及我们太阳系难以捉摸的假想外行星，九号行星。杰克逊说：”我们真正需要的是我们需要看到更多像’Oumuamua’这样的天体，然后我们可以看看这些统计数据，并实际得到一个适当的图片，即有多少这样的天体”。
Loeb的希望是，当下一个星际物体正在进入我们的太阳系时，望远镜将识别它，并发出足够的警告，使我们有时间发送一个航天器来拦截它并进行仔细观察。他引用了奥西里斯-雷克斯任务，该任务于2016年9月发射，已经成功前往距离地球2亿多英里（3.21亿公里）的小行星贝努。它目前正在返回的路上，将于2023年带着照片和样本返回。
“这将告诉我们它是人工的，还是，还是自然的，”Loeb说。”当然，如果它看起来是人造的，那将是非常有趣的。我们可以降落在它上面，甚至可以读出’X星球制造’的标签”。
德施对前往一个星际物体同样充满热情，尽管是出于稍微常规的原因。他说，他列出了一些最重要的项目，例如它是否含有氨基酸–暗示着可能的有机生命–以及确定它是否含有水或一氧化碳。他说：”为了获得该物体的所有化学成分，这就是我想要的”。
但是无论发生什么，Loeb都希望看到科学界保持开放的态度–特别是如果我们第三次遇到的星际物体被证明和’Oumuamua’一样令人困惑。他说：”如果我们发现了以前从未见过的东西，让我们收集更多关于它的数据，弄清楚它的性质，因为这样我们就能了解到关于制造这种物体的托儿所或工厂的新情况”。
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