Γιατί διαστρικά αντικείμενα όπως το Oumuamua και το Borisov μπορεί να έχουν ενδείξεις για εξωπλανήτες

Αυτό το άρθρο παρουσιάστηκε αρχικά στο


Knowable Magazin


μι

.

Στις 17 και 18 Οκτωβρίου 2017, ένα ασυνήθιστο αντικείμενο πέρασε με ταχύτητα το οπτικό πεδίο ενός

μεγάλο

υ τηλεσκοπίου σκαρφαλωμένο κοντά στην κορυφή ενός ηφαιστείου στο νησί Μάουι της Χαβάης. Το τηλεσκόπιο Pan-STARRS1 σχεδιάστηκε για να ερευνά τον ουρανό για παροδικά γεγονότα, όπως πύλες αστεροειδών ή κομητών. Αλλά αυτό ήταν διαφορετικό: Το αντικείμενο δεν ήταν βαρυτικά συνδεδεμένο με τον Ήλιο ή με οποιοδήποτε άλλο ουράνιο σώμα. Είχε φτάσει από αλλού.

Το μυστηριώδες αντικείμενο ήταν ο πρώτος επισκέπτης από το διαστρικό διάστημα που παρατηρήθηκε περνώντας από το ηλιακό σύστημα. Οι αστρονόμοι το ονόμασαν 1I/’Oumuamua, δανειζόμενοι μια λέξη της Χαβάης που μεταφράζεται χονδρικά σε «αγγελιοφόρος από μακριά που φτάνει πρώτος». Δύο χρόνια αργότερα, τον Αύγουστο του 2019, ο ερασιτέχνης αστρονόμος Gennadiy Borisov ανακάλυψε τον μοναδικό άλλο γνωστό διαστρικό παρεμβολέα, που τώρα ονομάζεται 2I/Borisov, χρησιμοποιώντας ένα αυτο-κατασκευασμένο τηλεσκόπιο στο παρατηρητήριο MARGO στο Nauchnij της Κριμαίας.

Ενώ τυπικό

αστεροειδείς και κομήτες

στο ηλιακό σύστημα περιστρέφονται γύρω από τον Ήλιο, «Ουμουαμούα και ο Μπορίσοφ είναι ουράνιοι νομάδες, που περνούν τον περισσότερο χρόνο τους περιπλανώμενοι στο διαστρικό διάστημα. Η ύπαρξη τέτοιων παρεμβολών στο ηλιακό σύστημα είχε υποτεθεί, αλλά οι επιστήμονες περίμεναν ότι θα ήταν σπάνιοι. «Ποτέ δεν πίστευα ότι θα το βλέπαμε», λέει η αστροφυσικός Susanne Pfalzner από το Jülich Supercomputing Center στη Γερμανία. Τουλάχιστον όχι στη ζωή της.

Με αυτές τις δύο ανακαλύψεις, οι επιστήμονες υποπτεύονται τώρα ότι οι διαστρικοί παρεμβολείς είναι πολύ πιο συνηθισμένοι. Αυτήν τη στιγμή, μόνο στην τροχιά του Ποσειδώνα, θα μπορούσαν να υπάρχουν περίπου 10.000 διαστρικά αντικείμενα μεγέθους Oumuamua, εκτιμά ο πλανητικός επιστήμονας David Jewitt από το UCLA, συν-συγγραφέας μιας επισκόπησης του

τρέχουσα κατανόηση των διαστρικών παρεμβολέων

το 2023

Ετήσια Επιθεώρηση Αστρονομίας και Αστροφυσικής

.

Οι ερευνητές προσπαθούν να απαντήσουν σε βασικές ερωτήσεις σχετικά με αυτά τα εξωγήινα αντικείμενα, όπως από πού προέρχονται και πώς καταλήγουν να περιπλανώνται στον γαλαξία. Τα Interlopers θα μπορούσαν επίσης να παρέχουν έναν νέο τρόπο για να διερευνηθούν χαρακτηριστικά απομακρυσμένων πλανητικών συστημάτων.

Αλλά πρώτα, οι αστρονόμοι πρέπει να βρουν περισσότερα από αυτά.

«Είμαστε λίγο πίσω αυτή τη στιγμή», λέει ο Jewitt. «Αλλά περιμένουμε να δούμε περισσότερα».

Εξωγήινη προέλευση

Τουλάχιστον από τις αρχές του 18ου αιώνα, οι αστρονόμοι εξέτασαν την πιθανότητα ύπαρξης διαστρικών αντικειμένων. Πιο πρόσφατα, μοντέλα υπολογιστών έδειξαν ότι το ηλιακό σύστημα έστειλε τον δικό του πληθυσμό μικρότερων σωμάτων στα κενά του διαστρικού χώρου πριν από πολύ καιρό λόγω των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων με τους γιγάντιους πλανήτες.

Οι επιστήμονες περίμεναν ότι οι περισσότεροι παρεμβολείς θα ήταν εξωκομήτες που αποτελούνται από παγωμένα υλικά. Ο Μπορίσοφ ταίριαζε σε αυτό το προφίλ: Είχε μια ουρά φτιαγμένη από αέρια και σκόνη που δημιουργήθηκαν από πάγους που εξατμίζονταν κατά τη στενή μετάβασή του στον Ήλιο. Αυτό υποδηλώνει ότι προήλθε από την εξωτερική περιοχή ενός πλανητικού συστήματος όπου οι θερμοκρασίες ήταν αρκετά χαμηλές ώστε αέρια όπως το μονοξείδιο του άνθρακα να έχουν παγώσει στα πετρώματα του. Κάποια στιγμή, κάτι πέταξε τον Μπορίσοφ, περίπου ένα χιλιόμετρο, έξω από το σύστημά του.

Ένας πιθανός ένοχος είναι ένα αστρικό πέταγμα. Η

βαρύτητα

ενός διερχόμενου άστρου μπορεί να εκτοξεύσει μικρότερα σώματα, γνωστά ως πλανητάρια, από τα εξωτερικά σημεία ενός συστήματος,

πρόσφατη μελέτη με επικεφαλής τον Pfalzner

. Ένας γιγάντιος πλανήτης θα μπορούσε επίσης να εκτινάξει ένα αντικείμενο από τις εξωτερικές περιοχές ενός πλανητικού συστήματος εάν

ένας

αστεροειδής ή ένας κομήτης πλησιάσει αρκετά ώστε η βαρυτική έλξη του πλανήτη να επιταχύνει το μικρότερο σώμα αρκετά ώστε να ξεφύγει από την λαβή του αστεριού του. Μπορούν επίσης να συμβούν στενές προσεγγίσεις όταν οι πλανήτες μεταναστεύουν στα πλανητικά τους συστήματα, όπως πιστεύεται ότι έκανε ο Ποσειδώνας στο πρώιμο ηλιακό σύστημα.

«Η Oumuamua, από την άλλη πλευρά, δεν είναι αυτό που περίμεναν οι επιστήμονες. Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι είναι αρκετά επιμήκης—ίσως 240 μέτρα μήκος και τόσο στενό όσο 40 μέτρα. Και σε αντίθεση με τον Μπορίσοφ, δεν παρουσίασε δραστηριότητα αερίου ή σκόνης, αυξάνοντας την πιθανότητα να προήλθε πιο κοντά στο αστέρι του, όπου ήταν πολύ ζεστό για να σχηματιστούν πάγοι. Εάν συνέβαινε αυτό, ένα αστρικό πέταγμα ή ένας γιγάντιος πλανήτης πιθανότατα δεν θα ήταν σε θέση να τραβήξει το αντικείμενο έξω από το σύστημά του. Αντίθετα, μπορεί να είχε εκτοξευθεί κατά τη διάρκεια της θανατηφόρας καταιγίδας του αστέρα του: Παλμοί αερίου από ένα ετοιμοθάνατο αστέρι θα μπορούσαν να ωθήσουν πλανήτες και πλανητομικρούς προς τα έξω, αποσταθεροποιώντας τις τροχιές τους αρκετά ώστε να στείλουν μερικούς από αυτούς να πετάξουν στο διαστρικό διάστημα.

Είναι πιθανό, ωστόσο, ότι το «Oumuamua όντως σχηματίστηκε στο κρύο εξωτερικό εύρος του συστήματός του και, καθώς πλησίαζε στον Ήλιο, ανέπτυξε μια ουρά αερίου που δεν ανιχνεύτηκε από τα τηλεσκόπια. Μια ένδειξη είναι ότι το αντικείμενο επιτάχυνε περισσότερο από ό,τι θα περίμενε κανείς από τη βαρύτητα του ηλιακού συστήματος και μόνο. Μια πρόσφατη μελέτη προτείνει ότι

μια τέτοια ώθηση θα μπορούσε να προέλθει από μικρές ποσότητες αερίου υδρογόνου

που δεν εντόπισαν τα τηλεσκόπια.

Αρκετοί αστεροειδείς στο ηλιακό μας σύστημα

μπορεί να έχει λάβει παρόμοια ώθηση από την εξάτμιση υδρατμών, σύμφωνα με άλλη μελέτη. Μελλοντικές παρατηρήσεις από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb και από το

Εκτεταμένη αποστολή JAXA Hayabusa2

(το οποίο θα συναντήσει έναν από αυτούς τους αστεροειδείς του ηλιακού συστήματος, γνωστούς ως «σκοτεινούς κομήτες», το 2031) μπορεί να ανιχνεύσει χαμηλά επίπεδα εξάτμισης.

«Θα πρέπει να περιμένουμε και να δούμε, αλλά θα μπορούσαν να είναι ανάλογα του «Oumuamua», λέει ο πλανητικός επιστήμονας Darryl Seligman του Πανεπιστημίου Cornell, από κοινού με τον Jewitt της ανασκόπησης των διαστρικών παρεμβολέων.

Ψάχνοντας για νομάδες

Περισσότερα δεδομένα, από περισσότερους παρεμβαίνοντες, μπορεί να βοηθήσουν στην επίλυση ορισμένων από αυτές τις ερωτήσεις. Για να συγκεντρώσουν αυτά τα δεδομένα, οι επιστήμονες θα χρειαστούν καλύτερες πιθανότητες ανίχνευσης των αντικειμένων όταν περνούν από το ηλιακό σύστημα. «Αν το Pan-STARRS1 δεν παρατηρούσε πού κάναμε τη συγκεκριμένη νύχτα, είναι πιθανό ότι το «Oumuamua» δεν θα είχε βρεθεί ποτέ», λέει ο αστρονόμος Robert Weryk, πρώην από το Πανεπιστήμιο της Χαβάης, ο οποίος ανακάλυψε τον παρεμποδιστή στα δεδομένα του τηλεσκοπίου.

Το επερχόμενο

Έρευνα κληρονομιάς του χώρου και του χρόνου

στο Παρατηρητήριο Vera C. Rubin αναμένεται να αυξήσει τις πιθανότητες των αστρονόμων να βρουν αυτούς τους γρήγορους κινητήρες: Από το 2025, το τηλεσκόπιο του παρατηρητηρίου θα απεικονίζει ολόκληρο τον ορατό νότιο ουρανό κάθε λίγες νύχτες και ο κύριος καθρέφτης του έχει διάμετρο σχεδόν επτά μέτρα μεγαλύτερο από το Pan-STARRS1, επιτρέποντάς του να βλέπει πιο αμυδρά αντικείμενα, πιο μακριά. Μόλις εντοπιστούν παρεμβολείς, τα τηλεσκόπια που βασίζονται στο έδαφος και στο διάστημα θα τα απεικονίσουν για να προσπαθήσουν να προσδιορίσουν από τι αποτελούνται. Και αν ανακαλυφθεί ένας προσβάσιμος στόχος, η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος και η Υπηρεσία Αεροδιαστημικής Εξερεύνησης της Ιαπωνίας

Comet Interceptor

που αναμένεται να κυκλοφορήσει το 2029, θα μπορούσε να ανακατευθυνθεί για να απεικονίσει τον επισκέπτη από κοντά.

Τελικά, οι αστρονόμοι ελπίζουν να δημιουργήσουν έναν κατάλογο διαστρικών αντικειμένων παρόμοιο με το

απογραφή εξωπλανητών

, το οποίο έχει αυξηθεί σε πάνω από 5.500 καταχωρήσεις από την πρώτη ανακάλυψη το 1992. Αυτό το μελλοντικό απόθεμα θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές να απαντήσουν στο μακροχρόνιο ερώτημα του πόσο τυπικά είναι η Γη και το ηλιακό σύστημα. Οι συνθέσεις ενός μεγάλου δείγματος διαστρικών αντικειμένων θα μπορούσαν να δώσουν ενδείξεις για τη σύνθεση των αντικειμένων σε εξωπλανητικά συστήματα – συμπεριλαμβανομένων εκείνων που μπορεί να υποστηρίζουν ζωή.

«Οι πλανηταίοι είναι τα δομικά στοιχεία των εξωπλανητών», λέει η αστρονόμος Meredith Hughes του Πανεπιστημίου Wesleyan στο Middletown του Κονέκτικατ. Αυτό σημαίνει ότι «μπορούν να παρέχουν πληροφορίες σχετικά με την ποικιλομορφία των περιβαλλόντων, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που θα μπορούσαν να είναι κατοικήσιμα».

Τώρα, ο Οουμουαμούα είναι πέρα ​​από την τροχιά του Ποσειδώνα και ο κομήτης Μπορίσοφ είναι σχεδόν τόσο μακριά. Θα συνεχίσουν το ταξίδι τους πίσω

διαστρικός χώρος

, όπου ο καθένας μπορεί να μαντέψει τι θα συμβεί στη συνέχεια. Ίσως θα περάσουν μια αιωνιότητα περιπλανώμενη στα απέραντα κενά του διαστήματος ή ίσως θα αιχμαλωτιστούν από ένα αστέρι. Ή θα μπορούσαν να καταρρεύσουν σε έναν δίσκο εξελισσόμενου αερίου και σκόνης σε ένα νέο πλανητικό σύστημα και να ξεκινήσουν τα ταξίδια τους από την αρχή.

Οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν περισσότερα διαστρικά αντικείμενα στον Γαλαξία μας από αστέρια στο παρατηρήσιμο σύμπαν. Η εύρεση περισσότερων από αυτά θα προσφέρει έναν νέο τρόπο για να διερευνήσετε τα μυστήρια του σύμπαντος.

«Το πολύ ωραίο πράγμα», λέει ο Pfalzner, «είναι ότι τα διαστρικά αντικείμενα έρχονται σε εμάς».

Αυτό το άρθρο εμφανίστηκε αρχικά στο

Περιοδικό Knowable

, μια ανεξάρτητη δημοσιογραφική προσπάθεια από την Annual

Reviews

. Εγγραφείτε για το

ενημερωτικό δελτίο

.