天体物理学家和宇航员的根本使命是探索宇宙,发现其中有什么。今年,宇宙探索了我们。
10月19日,泛星计划1号巡天望远镜在夏威夷夜间搜寻小行星和彗星时,捕捉到一道微弱的光迹。天文学家罗布·韦里克发现,它的轨迹前所未见。随后几夜取得的观测数据证实,它来自太阳系之外。人类由此发现了首个来自另一颗恒星的外星访客。
这个星际天体究竟是什么?它被命名为“奥陌陌”,在夏威夷语中意为“从远方伸出手来迎接我们的第一位信使”。这个问题很难回答,因为我们不清楚奥陌陌与太阳系中的其他天体有何相似之处。它异乎寻常的细长形状甚至让一些人开始质疑它是否可能由外星文明人工制造。
然而,我和同事们如今已经发现,它看起来虽像一颗异常细长的岩质小行星,实际上却可能是一颗冰质天体,外面覆盖着一层有机化学物质构成的保护壳。
我们此前已经相当确信奥陌陌并非人造物。人们曾用射电望远镜监听信号,但没有从奥陌陌那里听到任何信号。它在太空中的轨迹也表明,它只是在引力作用下运动。因此,最初的所有调查都指向它是一种自然天体。
不过,仍有一个谜团。最可能造访太阳系的星际天体应该是一大团冰。这样的冰质天体接近太阳时,理应开始融化,并在身后释放出一条气体尾迹。然而,尽管奥陌陌曾接近太阳至距其2300万英里之内,却没有表现出这类气体逸出的迹象。那它为何看起来像一颗小行星?
发现这一目标后,我们团队迅速行动,在48小时内争取到使用智利的甚大望远镜和拉帕尔马的威廉·赫歇尔望远镜的观测时间。我们利用这些设备,通过分析反射光的波长,测量奥陌陌反射阳光的方式。这项强大的技术可以揭示天体的组成,以及其表面是否含有岩石矿物或冰。

我们的数据表明,它的表面在可见光下呈红色,但在红外光下则显得更接近中性色或灰色。此前的实验室研究表明,如果表面由彗星冰和尘埃组成,并在星际空间中暴露数百万年乃至数十亿年,就会呈现出这种观测结果。被称为宇宙射线的高能粒子会移除冰,使表面变干。这些粒子还会推动残余物质发生化学反应,形成一层外壳,其成分是有机化学物质(碳基化合物)。
因此,尽管奥陌陌在望远镜中看起来只是一个类似小行星的光点,其内部仍可能是冰质的。它具有隔热作用、像红色岩石一样的表面,或许是其孤独穿行于恒星之间的结果。事实上,另一项利用双子座北望远镜在夏威夷开展的研究显示,它的颜色与一些“海王星外天体”相似。这些天体运行在太阳系边缘,其表面可能也经历了类似的变化。
它来自哪里?
另一个重大问题是:奥陌陌来自哪里?一种可能是,它源自行星形成过程。行星由较小的岩质小行星和冰质彗星构成,但这一过程颇为混乱。行星形成并逐渐稳定在当前轨道时,数万亿个天体可能被抛入星际空间。此外,彗星也会从奥尔特云中流失。奥尔特云环绕着我们的太阳系,经过的恒星以及我们所在的银河系产生的潮汐力会将彗星拉走。
如果所有恒星在形成行星系统时都像太阳一样会抛出大量天体,那么我们的银河系中应该存在大量星际天体。但只有当它们足够接近太阳和地球,能被现有一代望远镜探测到时,我们才能发现它们。今年早些时候,我参与的一项研究显示,每立方光年中可能有1015个(1000万亿个)这样的天体。
多位 天文学家发现,无法将奥陌陌的轨迹追溯到任何已知恒星,但它是从太阳正在前进的方向接近我们的。这是星际天体最可能的来向,就像汽车驶过虫群时,虫子纷纷撞上挡风玻璃。
奥陌陌已经越过火星轨道,正从小行星带上方朝外飞去。今年冬天,如果你能在夜空中找到飞马座四边形,就可以挥手送别我们首位星际访客。不过,将此前的研究与奥陌陌的发现结合起来看,任何时候都应该有一个类似天体位于火星轨道以内,只是尚未被发现。宇宙比我们想象的更近。


