伊莉討論區

標題: 天文首次發現太陽系外的星際天體「黑麻麻」 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2018-2-23 12:05 AM 標題: 天文首次發現太陽系外的星際天體「黑麻麻」

本帖最後由 jiunn36 於 2018-2-23 12:07 AM 編輯

　　要介紹這位不速之客﹐就從它的名字談起好了。泛星計畫(Pan-STARRS)幫它取了一個很可愛的綽號‘Oumuamua。這個字來自夏威夷語﹐意思是「第一個來自遠方的信使」。中文翻譯有趣了﹐中國大陸翻譯為「奧陌陌」﹐而臺灣天文同好想到了臺語的諧音﹐就把它暱稱為「黑麻麻」。在這篇文章中﹐我們就姑且稱它為「黑麻麻」吧！
　　　　　[attach]122349235[/attach]
　　「黑麻麻」的發現是在2017年10月19日﹐夏威夷大學的天文學家羅伯特·韋雷克(Robert Weryk)利用泛星計畫的1.8米望遠鏡﹐搜尋近地小天體﹐而發現這個快速移動的詭異天體。起初根據軌道型態﹐這個天體被歸類為彗星﹐名稱訂作C/2017 U1(C字號代表長週期彗星)﹐這是「黑麻麻」的第一個名字。
　　很快地﹐科學家發現它並不是彗星。10月22日﹐加法夏望遠鏡(Canada–France–Hawaii telescope; CFHT)的觀測發現﹐這個小天體的特徵﹐與彗星非常不同。它比較像是一個小行星。彗星與小行星有什麼不同？主要的差異是它們的組成物質﹐彗星是冰和塵埃構成﹐小行星則是岩石構成。彗星靠近太陽的時候﹐身上的冰會揮發﹐塵埃也會跟著散至周圍﹐使我們可以看到一團光暈﹐稱為「彗髮」。
彗髮是觀測上用來認定彗星活動的重要線索。當帶有揮發性水﹑冰成分的天體向著太陽靠近時﹐太陽輻射能量的強度將隨著距離減少而逐漸上升﹐在不同的太陽距離下會驅動特定化學分子的揮發﹐而使他們顯現出彗髮﹑彗尾結構﹐這個開與關的邊界距離我們稱之為雪線(snowline)。比較常被討論到的雪線有12天文單位的一氧化碳﹑二氧化碳﹐以及5天文單位的水。
　　加法夏望遠鏡的觀測﹐以及甚大望遠鏡(Very Large Telescope; VLT)和南雙子望遠鏡(Gemini South Telescope)後續幾天的觀測﹐都一再顯示﹐C/2017 U1並沒有沒有彗髮。也就是說﹐它根本不是彗星！世界時10月25日凌晨才剛登記為C開頭的名稱﹐當天晚上立刻改掉﹐改稱為A/2017 U1﹐A字號代表小行星。
　　　　　[attach]122349237[/attach]
　　彗星改認定為小行星﹐還不足以讓「黑麻麻」有舉足輕重的意義。真正精采的是﹐它竟然來自太陽系外﹐是闖入太陽系的不速之客！過去人們從來沒有看過任何一個「亂入」太陽系的星際天體﹐不過科學家早已預言﹐我們有一天會看到。著名的行星科學家艾倫·斯特恩(Alan Stern)在1997年曾說過﹕「我們知道星際彗星存在﹐只不過天文學家還沒看過任何一個。」當時他也說明﹐將來科學家能夠找到星際彗星。
　　為什麼科學家老早就料到﹐會有「黑麻麻」這樣的天體闖入太陽系呢？
　　事情是這樣的。太陽系行星形成的過程中﹐有很多微行星遺留下來﹐成為彗星﹑小行星這樣的小天體。但也有許多微行星沒有在太陽系內生存下來﹐它們走到木星這樣的巨大行星旁邊﹐就像是小蝦米遇到大鯨魚﹐被木星的重力甩一巴掌﹐甩飛到太陽系外。別人的太陽系也會有同樣的事情發生﹐有些微行星被巨大的行星甩出來。這些被別人甩出來的東西﹐流浪在星際間﹐有可能某天就流浪來到我們家門口了。
　　　　　[attach]122349238[/attach]
　　「黑麻麻」發現之後﹐研究人員經過初步的分析﹐就懷疑它是來自太陽系外的天體。10月22日﹐結合了加法夏望遠鏡的觀測結果﹐才終於證實「黑麻麻」的軌道是雙曲線﹐而不是封閉的橢圓。也就是說﹐「黑麻麻」的軌道並無被太陽的重力束縛﹐它根本不是繞著太陽公轉的天體！
　　許多望遠鏡搶在「黑麻麻」離去之前觀測﹐於是科學家能夠精密地重建出「黑麻麻」的運行軌道。原來﹐這個小天體在2017年9月2日從太陽系盤面上方穿入水星軌道內﹐9月9日最接近太陽﹐10月14日行經地球軌道下方。太陽系的天體大都分佈在接近同一盤面上﹐外來的闖入者軌道才如此怪異﹐這下又形跡敗露了！
　　「黑麻麻」的軌道速度實在太快﹐以秒速26公里的相對速度進入太陽系﹐太陽的重力根本不足以減慢它到能夠捕捉在太陽系內運轉。顯然﹐這位神秘嘉賓無意留宿在太陽系中﹐因緣際會來了一趟﹐與我們萍水相逢罷了。它不甘做太陽的奴僕﹐一生只接近太陽這一次﹐未來將與我們漸行漸遠。
　　11月6日﹐國際天文聯合會(IAU)為「黑麻麻」正名﹐在接到申請後不到24小時﹐就同意為它專設一個新的天體分類I﹐代表星際天體(interstellar object)。於是﹐「黑麻麻」再度改名﹐成為1I/2017 U1﹐開頭的1就表示它是此分類的第一號了。‘Oumuamua這個稱號也被正式認可﹐可寫為1I/2017 U1(‘Oumuamua)。
　　科學家根據甚大望遠鏡﹑南雙子望遠鏡觀測到的光度變化曲線﹐了解「黑麻麻」的特徵。若小行星不停在自轉﹐有時某一面對著我們﹐有時則是另一面對著我們﹐如果整體表面材質夠均勻﹐比較大面積的那個面對準我們的時候﹐看起來就會比較亮。
　　　　　　　　[attach]122349240[/attach]
左圖是「黑麻麻」(1I/2017 U1)自轉的模擬﹐右圖是光度變化的曲線。大面積的面對著我們的時候﹐光度達到高點。
　　研究發現﹐「黑麻麻」大約7至8小時自轉一圈。出乎意料的是﹐它的光度變化﹐高點和低點竟然落差10倍！這表示大的面和小的面﹐面積可能有高達10倍之差異。也就是說﹐「黑麻麻」的形狀就像是一根長棍﹐長寬比可能高達10﹕1﹐或者至少5﹕1 或 6﹕1。各項研究推測數據不一﹐但大約是長幾百公尺﹐寬﹑高各幾十公尺。
　　在太陽系裡﹐人們幾乎沒見過「黑麻麻」這樣奇形怪狀的天體。事實上﹐這種奇怪的形狀﹐本身的力學結構很難維持。你可以設想﹐一根棍子容易斷成兩截﹐但是一顆球不太容易﹐但「黑麻麻」怎麼會是以棍狀的模樣遊走到我們的太陽系中呢？
　　為什麼第一個看到的星際天體﹐就長得這麼怪呢？開始有陰謀論出現了﹐有人懷疑﹐搞不好是外星人派來的探測器！不過﹐專門搜尋外星訊號的突破聆聽計畫(Breakthrough Listen)﹐12月13日利用美國維吉尼亞州的綠堤望遠鏡(Green Bank Telescope)﹐來偵測「黑麻麻」是否有出自科技裝置發出的電波訊號。結果如何呢？沒有鬧上新聞頭條﹐你大概也猜得到﹐結果是沒有任何可疑訊號。
　　雖然不是外星人派來的間諜﹐但我們還是很想知道﹐「黑麻麻」到底是從哪裡來的。根據軌道的方向﹐它可能是從織女星的方向來的。不過﹐以每秒26公里的速度推算﹐它仍然要走30萬年才能從織女星來到太陽系﹐而三十萬年前﹐織女星根本不在現在的那個位置。所以來自織女星也不合理。
　　有趣的是﹐「黑麻麻」每秒26公里的移動速度﹐很接近太陽相對於銀河系周圍物質的移動速度。這又是一個證據﹐「黑麻麻」是星際中的天體。不過﹐它的速度並不與太陽系附近任何一個已知的恆星系統一致。至今「黑麻麻」已經漸行漸遠﹐科學家仍無法確認它從哪裡來。
　　而經過科學家持續的研究之後﹐情況又更複雜了﹕2017年12月艾倫﹑費茲蒙(Alan Fitzsimmons)等人在《自然天文》(Nature Astronomy)期刊發表的論文指出﹐不排除「黑麻麻」是星際彗星的可能性。他們說明﹐有些彗星在長期暴露於宇宙射線之後﹐可以發展出一個「保護層」。彗星的冰﹐只要在保護層下藏得夠深﹐就不會揮發出氣體﹑散出塵埃的活動跡象。不過﹐這只能說是有此一說了﹐目前大多數學者仍傾向於認為「黑麻麻」是個星際小行星。
　　第一個目擊到的訪客是星際小行星﹐而非星際彗星﹐其實出乎科學家原先的意料。目前所知太陽系外層「歐特雲」的小天體﹐多半是彗星﹐而彗星與小行星的比例估計是200﹕1 到 10000﹕1。逃脫到太陽系外的小天體﹐來源理論上要與歐特雲類似﹐以彗星為主。別人的太陽系﹐假如構造與我們的太陽系相似﹐則逃出來的星際天體﹐也該是以彗星為主。
　　　　　[attach]122349242[/attach]
沒想到﹐第一次就來了一個星際小行星。「黑麻麻」的到來﹐留下了疑問﹕別人的太陽系﹐究竟跟我們的太陽系有無不同呢？
　　夏威夷語的‘Oumuamua﹐意思第一個遠方來的信使。把它稱作第一個﹐言下之意就是期待找到第二個﹑第三個了。「黑麻麻」這位長相怪異的星際訪客﹐已經讓人類見識到宇宙比想像中更有趣﹐而現在它已經逃之夭夭﹐我們就放眼未來吧！
　　好消息是大型綜合巡天望遠鏡(Large Synoptic Survey Telescope; LSST)預計在2019年完工﹐這套直徑八米等級的巡天望遠鏡﹐讓我們有機會搜尋到更多更小更暗的星際天體。若能觀測到更多星際天體﹐人們將掌握更多來自別人的太陽系的訊息。這就像尋獲漂流到我們家門口的神秘訊息﹐或許能揭開它的來源地的神祕面紗。
　　我們從來不可能只活在象牙塔裡。地球並不孤立在太陽系中﹐常有意外的訪客﹐幻化為美麗的流星。也有過門不入的危險分子﹐科學家把它們登記在近地小行星的名單上。現在我們知道﹐太陽系也不是孤立在銀河系中﹐也有意外的訪客﹐從我們身邊飛掠而過。
　　我們不知道下一個不速之客什麼時候到來﹐也不知道它會給我們什麼意外的驚喜。面對外頭的世界﹐只能永遠保持警覺﹐也永遠保持開闊的心胸。

作者: woody20501 時間: 2018-2-24 02:17 PM

人類的求知慾真是無窮無盡

作者: mjkbtmac1110 時間: 2018-2-27 06:06 AM

哇，這發現也太驚人了

這樣的小行星的出現，讓我們對別的行星是否會出現生命，又有了更多的好奇

作者: tzengchy 時間: 2018-2-28 11:39 PM

我個人認為以下這段文字怪怪的，它的概念不是科學，而只是數學。
天體運行，織女星系會隨時間變化，和地球相對位置不同，
可整個太陽系在銀河的運動過程中，包含的星體，在三十萬年間，不也可能有產生變化
是不是直線前進走了三十萬年，也有可議處
--------------------------------------------
根據軌道的方向﹐它可能是從織女星的方向來的。不過﹐以每秒26公里的速度推算﹐它仍然要走30萬年才能從織女星來到太陽系﹐而三十萬年前﹐織女星根本不在現在的那個位置。所以來自織女星也不合理。

作者: katsudon1 時間: 2018-3-3 05:23 AM

其實系外星體進入太陽系的軌道空間一定不斷頻繁的發生，只是我們的儀器越來越進步，能觀測的注意範圍也越來越廣，所以我們近年才不斷的發現他們。

作者: 7682076820 時間: 2018-5-1 09:20 AM

現在的科學與其說是科學
不如說是計算推理學
多數的結果都是靠遠距離視界觀測
然後使用多個公式推算逆向推導
準確度實在不敢恭維
當初黑洞理論就一改再改
多年後又改 ...地球ONLINE更新資料片嗎?
3成靠計算 7成靠推理的科學
可信度有幾成自己算算吧

歡迎光臨伊莉討論區 (http://222.eyny.com/)