Obiekt międzygwiezdny -Interstellar object
Obiekt międzygwiazdowy to obiekt astronomiczny (taki jak asteroida , kometa lub nieładna planeta , ale nie gwiazda ) w przestrzeni międzygwiazdowej, który nie jest grawitacyjnie związany z gwiazdą. Termin ten można również zastosować do obiektu, który znajduje się na trajektorii międzygwiezdnej, ale chwilowo przelatuje blisko gwiazdy, takich jak niektóre asteroidy i komety (w tym egzokomety ). W tym drugim przypadku obiekt można nazwać intruzem międzygwiezdnym .
Pierwszymi odkrytymi obiektami międzygwiezdnymi były planety nieładne , planety wyrzucone ze swojego pierwotnego układu gwiezdnego (np. OTS 44 lub Cha 110913−773444 ), choć trudno je odróżnić od subbrązowych karłów , obiektów o masie planetarnej, które powstały w przestrzeni międzygwiazdowej jako gwiazdy robią.
Pierwszym obiektem międzygwiazdowym, który został odkryty w trakcie podróży przez nasz Układ Słoneczny, był 1I/ʻOumuamua w 2017 roku. Drugim był 2I/Borisov w 2019 roku. Oba mają znaczną nadmierną prędkość hiperboliczną , co wskazuje, że nie pochodzą z Układu Słonecznego. Wcześniej, w 2014 roku, obiekt międzygwiezdny uderzył w Ziemię, co potwierdziło Dowództwo Kosmiczne USA w 2022 roku na podstawie prędkości obiektu.
Nomenklatura
Wraz z pierwszym odkryciem obiektu międzygwiazdowego w Układzie Słonecznym, IAU zaproponowała nową serię oznaczeń małych ciał dla obiektów międzygwiazdowych, liczby I, podobne do systemu numerowania komet. Numery przypisze Centrum Minor Planet . Tymczasowe oznaczenia obiektów międzygwiezdnych będą obsługiwane za pomocą prefiksu C/ lub A/ (kometa lub asteroida), odpowiednio.
Przegląd
Astronomowie szacują, że kilka obiektów międzygwiazdowych pochodzenia pozasłonecznego (takich jak ʻOumuamua) przechodzi każdego roku wewnątrz orbity Ziemi, a 10 000 przechodzi wewnątrz orbity Neptuna każdego dnia.
Komety międzygwiazdowe czasami przechodzą przez wewnętrzny Układ Słoneczny i zbliżają się z losowymi prędkościami, głównie z kierunku konstelacji Herkulesa , ponieważ Układ Słoneczny porusza się w tym kierunku, zwanym wierzchołkiem Słońca . Do czasu odkrycia 'Oumuamua , fakt , że nie zaobserwowano żadnej komety o prędkości większej niż prędkość ucieczki Słońca , służył do ustalenia górnych granic ich gęstości w przestrzeni międzygwiazdowej . Artykuł Torbetta wskazywał, że gęstość nie przekraczała 10 13 (10 bilionów ) komet na parsek sześcienny . Inne analizy danych z LINEAR ustalają górny limit na 4,5 × 10-4 / AU 3 , czyli 10 12 ( 1 bilion) komet na parsek sześcienny . Nowsze szacunki Davida C. Jewitta i współpracowników, po wykryciu 'Oumuamua , przewidują, że „populacja w stanie stacjonarnym podobnych obiektów międzygwiazdowych w skali ~100 m wewnątrz orbity Neptuna wynosi ~1 × 104 , każdy z okresem przebywania około 10 lat."
Obecne modele formowania się obłoku Oorta przewidują, że więcej komet jest wyrzucanych w przestrzeń międzygwiazdową niż jest zatrzymywanych w obłoku Oorta, przy czym szacunki wahają się od 3 do 100 razy więcej. Inne symulacje sugerują, że 90-99% komet jest wyrzucanych. Nie ma powodu, by sądzić, że komety powstałe w innych układach gwiezdnych nie byłyby podobnie rozproszone. Amir Siraj i Avi Loeb wykazali, że Obłok Oorta mógł powstać z wyrzuconych planetozymali z innych gwiazd w gromadzie narodzin Słońca.
Obiekty krążące wokół gwiazdy mogą zostać wyrzucone w wyniku interakcji z trzecim masywnym ciałem, stając się w ten sposób obiektami międzygwiezdnymi. Taki proces został zainicjowany na początku lat 80., kiedy C/1980 E1 , początkowo grawitacyjnie związana ze Słońcem, przeszła w pobliżu Jowisza i została wystarczająco przyspieszona, aby osiągnąć prędkość ucieczki z Układu Słonecznego. To zmieniło jego orbitę z eliptycznej na hiperboliczną i uczyniło go najbardziej ekscentrycznym znanym obiektem w tamtym czasie, z ekscentrycznością 1,057. Zmierza w przestrzeń międzygwiezdną.
Ze względu na obecne trudności obserwacyjne, obiekt międzygwiazdowy może być zwykle wykryty tylko wtedy, gdy przechodzi przez Układ Słoneczny , gdzie można go odróżnić dzięki silnie hiperbolicznej trajektorii i hiperbolicznej prędkości nadmiernej większej niż kilka km/s, co dowodzi, że nie jest grawitacyjnie związany ze Słońcem. Natomiast obiekty związane grawitacyjnie poruszają się po eliptycznych orbitach wokół Słońca. (Istnieje kilka obiektów, których orbity są tak bliskie paraboli, że ich status związany grawitacyjnie jest niejasny).
Kometa międzygwiezdna może prawdopodobnie, w rzadkich przypadkach, zostać przechwycona na heliocentrycznej orbicie podczas przechodzenia przez Układ Słoneczny . Symulacje komputerowe pokazują, że Jowisz jest jedyną planetą wystarczająco masywną, aby ją przechwycić, i że można się spodziewać, że będzie się to zdarzać raz na sześćdziesiąt milionów lat. Możliwymi przykładami takich komet są komety Machholz 1 i Hyakutake C/1996 B2 . Mają nietypowy skład chemiczny komet w Układzie Słonecznym.
Amir Siraj i Avi Loeb zaproponowali poszukiwanie obiektów podobnych do ʻOumuamua, które są uwięzione w Układzie Słonecznym w wyniku utraty energii orbitalnej w wyniku bliskiego spotkania z Jowiszem. Zidentyfikowali kandydatów na centaury , takich jak 2017 SV 13 i 2018 TL 6 , jako przechwycone obiekty międzygwiezdne, które mogą być odwiedzane przez dedykowane misje. Autorzy wskazali, że przyszłe przeglądy nieba, takie jak Obserwatorium Vera C. Rubin , powinny znaleźć wielu kandydatów.
Ostatnie badania sugerują, że asteroida 514107 Kaʻepaokaʻawela może być dawnym obiektem międzygwiazdowym, uchwyconym około 4,5 miliarda lat temu, o czym świadczy jej współorbitalny ruch z Jowiszem i jego wsteczna orbita wokół Słońca. Ponadto kometa C/2018 V1 (Machholz-Fujikawa-Iwamoto) ma znaczne prawdopodobieństwo (72,6%) pochodzenia pozasłonecznego, chociaż nie można wykluczyć jej pochodzenia z obłoku Oorta. Astronomowie z Harvardu sugerują, że materia – i potencjalnie uśpione zarodniki – mogą być wymieniane na ogromne odległości. Wykrycie ʻOumuamua przechodzącego przez wewnętrzny Układ Słoneczny potwierdza możliwość materialnego powiązania z układami egzoplanetarnymi.
Międzygwiezdni goście w Układzie Słonecznym obejmują całą gamę rozmiarów – od obiektów o rozmiarach kilometrowych po cząstki submikronowe. Ponadto pył międzygwiazdowy i meteoroidy niosą ze sobą cenne informacje ze swoich systemów macierzystych. Wykrycie tych obiektów wzdłuż kontinuum rozmiarów nie jest jednak oczywiste (patrz rysunek). Najmniejsze międzygwiazdowe cząstki pyłu są odfiltrowywane z Układu Słonecznego przez siły elektromagnetyczne, podczas gdy największe są zbyt rzadkie, aby uzyskać dobre statystyki z detektorów sondy in situ. Dyskryminacja między populacjami międzygwiazdowymi i międzyplanetarnymi może stanowić wyzwanie dla średnich rozmiarów (0,1–1 mikrometra). Mogą się one znacznie różnić pod względem prędkości i kierunkowości. Identyfikacja meteoroidów międzygwiazdowych, obserwowanych w atmosferze ziemskiej jako meteory, jest bardzo trudna i wymaga bardzo dokładnych pomiarów oraz odpowiednich badań błędów. W przeciwnym razie błędy pomiarowe mogą przenieść prawie paraboliczne orbity poza granicę paraboliczną i stworzyć sztuczną populację cząstek hiperbolicznych, często interpretowanych jako pochodzące międzygwiazdowo. Duże obiekty międzygwiezdne, takie jak asteroidy i komety, zostały wykryte po raz pierwszy w Układzie Słonecznym w 2017 (1I/'Oumuamua) i 2019 (2I/Borisov) i oczekuje się, że będą częściej wykrywani za pomocą nowych teleskopów, np. Obserwatorium Vera Rubin. Amir Siraj i Avi Loeb przewidzieli, że Obserwatorium Vera C. Rubin będzie w stanie wykryć anizotropię w rozmieszczeniu obiektów międzygwiazdowych na skutek ruchu Słońca względem Lokalnego Standardu Spoczynku i zidentyfikować charakterystyczną prędkość wyrzutu obiektów międzygwiazdowych na ich podstawie. gwiazdy macierzyste.
Potwierdzone przedmioty
2014 meteor międzygwiezdny
CNEOS 2014-01-08 (alias międzygwiezdny meteor 1; IM1), meteor o masie 0,46 tony i szerokości 0,45 m (1,5 stopy), spłonął w ziemskiej atmosferze 8 stycznia 2014 r. Sugerował to wstępny wydruk z 2019 r. meteor miał pochodzenie międzygwiezdne. Miał prędkość heliocentryczną 60 km / s (37 mil / s) i prędkość asymptotyczną 42,1 ± 5,5 km / s (26,2 ± 3,4 mil / s) i eksplodował o 17:05:34 UTC w pobliżu Papui Nowej Gwinei na wysokości 18,7 km (61 000 stóp). Po odtajnieniu danych w kwietniu 2022 r. Dowództwo Kosmiczne USA , na podstawie informacji zebranych z czujników obrony planetarnej , potwierdziło wykrycie meteoru międzygwiezdnego. Projekt Galileo planuje ekspedycję mającą na celu odzyskanie małych fragmentów pozornie osobliwego meteoru.
2017 meteor międzygwiezdny
CNEOS 2017-03-09 (alias międzygwiezdny meteor 2; IM2), meteor o masie około 6,3 tony, spłonął w ziemskiej atmosferze 9 marca 2017 r. Podobnie jak IM1, ma wysoką wytrzymałość mechaniczną.
1I/2017 U1 (ʻOumuamua)
Niewyraźny obiekt został odkryty 19 października 2017 r. przez teleskop Pan-STARRS o jasności 20 magnitudo. Obserwacje wykazały, że podąża on z kolei po silnie hiperbolicznej trajektorii wokół Słońca z prędkością większą niż prędkość ucieczki Słońca. co oznacza, że nie jest grawitacyjnie związany z Układem Słonecznym i prawdopodobnie jest obiektem międzygwiezdnym. Początkowo nazwano ją C/2017 U1, ponieważ przyjęto ją za kometę, a nazwę zmieniono na A/2017 U1 po tym, jak 25 października nie wykryto żadnej aktywności kometarnej. Po potwierdzeniu jej międzygwiezdnego charakteru przemianowano ją na 1I/ʻOumuamua – "1", ponieważ jest to pierwszy odkryty taki obiekt, "ja" oznacza międzygwiezdny, a "'Oumuamua" to hawajskie słowo oznaczające "posłaniec z daleka przybywający pierwszy".
Brak aktywności kometarnej ʻOumuamua sugeruje pochodzenie z wewnętrznych obszarów dowolnego układu gwiezdnego, z którego pochodzi, tracąc wszystkie substancje lotne powierzchniowe w obrębie linii mrozu , podobnie jak skaliste asteroidy, wymarłe komety i damokloidy , które znamy z Układu Słonecznego. To tylko sugestia, ponieważ ʻOumuamua mogła równie dobrze utracić wszystkie substancje lotne powierzchniowe w wyniku ekspozycji na promieniowanie kosmiczne w przestrzeni międzygwiazdowej, tworząc grubą warstwę skorupy po wygnaniu z macierzystego układu.
| Obiekt | Prędkość |
|---|---|
|
C/2012 S1 (ISON) (słabo hiperboliczna kometa Obłoku Oorta) |
0,2 km/s 0,04 au/rok |
|
Voyager 1 (dla porównania) |
16,9 km/s 3,57 rok j.m. |
| 1I/2017 U1 (ʻOumuamua) | 26,33 km/s 5,55 AU/rok |
| 2I/Borysow | 32,1 km/s 6,77 Au/rok |
|
2014Jan08 bolid (w recenzji ) |
43,8 km/s 9,24 au/rok |
ʻOumuamua ma ekscentryczność 1,199, co było największą ekscentrycznością kiedykolwiek zaobserwowaną dla dowolnego obiektu w Układzie Słonecznym z szerokim marginesem przed odkryciem komety 2I/Borisov w sierpniu 2019 roku.
We wrześniu 2018 roku astronomowie opisali kilka możliwych układów gwiezdnych, z których ʻOumuamua mogła rozpocząć swoją międzygwiezdną podróż.
2I/Borysow
Obiekt został odkryty 30 sierpnia 2019 r. w MARGO, Nauchnyy na Krymie przez Giennadija Borisowa przy użyciu jego niestandardowego 0,65-metrowego teleskopu. 13 września 2019 r. Gran Telescopio Canarias uzyskał widmo widzialne o niskiej rozdzielczości 2I/Borisov , które ujawniło, że skład powierzchni tego obiektu nie różni się zbytnio od tego, jaki można znaleźć w typowych kometach Obłoku Oorta . Grupa Robocza IAU ds. Nomenklatury Małych Ciał zachowała nazwę Borisov, nadając komecie międzygwiezdne oznaczenie 2I/Borisov. W dniu 12 marca 2020 roku astronomowie zgłosili obserwacyjne dowody na „trwającą fragmentację jądra” z komety 2I/Borisov .
Kandydaci
W 2007 roku Afanasiev i in. poinformował o prawdopodobnym wykryciu wielocentymetrowego międzygalaktycznego meteoru uderzającego w atmosferę nad Specjalnym Obserwatorium Astrofizycznym Rosyjskiej Akademii Nauk 28 lipca 2006 roku.
W listopadzie 2018 r. astronomowie z Harvardu Amir Siraj i Avi Loeb poinformowali, że w Układzie Słonecznym powinny znajdować się setki obiektów międzygwiazdowych wielkości Oumuamua, w oparciu o obliczoną charakterystykę orbity, i przedstawili kilka kandydatów na centaury , takich jak 2017 SV 13 i 2018 TL 6 . Wszystkie krążą wokół Słońca, ale mogły zostać schwytane w odległej przeszłości.
8 stycznia 2014 r. bolid , który został zidentyfikowany przez Loeba i Siraja jako potencjalnie międzygwiezdny obiekt pochodzący z niezwiązanej orbity hiperbolicznej, eksplodował w atmosferze nad północną Papuą Nową Gwineą . Miał ekscentryczność 2,4, nachylenie 10° i prędkość 43,8 km/s poza Układem Słonecznym. To sprawiłoby, że byłaby znacznie szybsza niż ʻOumuamua , która wynosiła 26,3 km/s poza Układem Słonecznym. Szacuje się, że meteoroid miał średnicę 0,9 metra. Inni astronomowie wątpią w międzygwiazdowe pochodzenie, ponieważ użyty katalog meteoroidów nie podaje niepewności co do prędkości nadlatującej. Ważność każdego pojedynczego punktu danych (zwłaszcza dla mniejszych meteoroidów) pozostaje wątpliwa.
Amir Siraj i Avi Loeb zaproponowali metody zwiększenia szybkości odkrywania obiektów międzygwiazdowych, które obejmują zakrycie gwiazd , optyczne sygnatury zderzeń z Księżycem lub atmosferą Ziemi oraz rozbłyski radiowe ze zderzeń z gwiazdami neutronowymi .
W kwietniu 2022 roku astronomowie poinformowali o możliwości, że meteor, który uderzył w Ziemię w 2014 roku, mógł być obiektem międzygwiezdnym ze względu na jego szacowaną wysoką prędkość początkową.
We wrześniu 2022 roku astronomowie Amir Siraj i Avi Loeb poinformowali o odkryciu kandydata na międzygwiezdny meteor, CNEOS 2017-03-09 (znany również jako międzygwiezdny meteor 2; IM2), który uderzył w Ziemię w 2017 roku i jest brany pod uwagę, częściowo w oparciu o wysoką materię . siła meteoru, aby być możliwym obiektem międzygwiezdnym.
Misje hipotetyczne
Przy obecnej technologii kosmicznej bliskie wizyty i misje orbitalne są trudne ze względu na ich duże prędkości, choć nie niemożliwe.
The Initiative for Interstellar Studies (i4is) uruchomił w 2017 r. projekt Lyra , aby ocenić wykonalność misji na ʻOumuamua . Zaproponowano kilka opcji wysłania statku kosmicznego do ʻOumuamua w okresie od 5 do 25 lat. Jedną z opcji jest użycie najpierw przelotu obok Jowisza, a następnie bliskiego przelotu słonecznego w 3 promieniach słonecznych (2,1 × 106 km; 1,3 × 106 mil ) w celu wykorzystania efektu Obertha . Zbadano różne czasy trwania misji i ich wymagania dotyczące prędkości w odniesieniu do daty startu, przy założeniu bezpośredniego impulsowego przeniesienia na trajektorię przechwytywania.
Statek kosmiczny Comet Interceptor ESA i JAXA , którego wystrzelenie zaplanowano na 2029 r., zostanie umieszczony w punkcie Sun -Earth L 2 , aby poczekać na odpowiednią długookresową kometę do przechwycenia i przelotu w celu zbadania. W przypadku, gdyby żadna kometa nie została zidentyfikowana podczas 3-letniego oczekiwania, statek kosmiczny może otrzymać zadanie przechwycenia obiektu międzygwiezdnego w krótkim czasie, jeśli jest osiągalny.
Zobacz też
- Globalne ryzyko katastroficzne – Potencjalnie szkodliwe wydarzenia na całym świecie
- Asteroida hiperboliczna – obiekt astronomiczny nie orbitujący wokół Słońca
- Lista komet hiperbolicznych – Komety, które mogą nie krążyć wokół Słońca
- Lista obiektów Układu Słonecznego według największego aphelium
Bibliografia
Zewnętrzne linki
- Engelhardta, Toniego; Jedickego, Roberta; Vereš, Piotr; Fitzsimmonsa, Alana; Denneau, Larry'ego; Beshore, Ed; Meinke, Bonnie (2017). „Górna granica obserwacyjna na międzygwiazdowej gęstości liczb asteroid i komet”. Czasopismo Astronomiczne . 153 (3): 133. arXiv : 1702.02237 . Kod Bibcode : 2017AJ...153..133E . doi : 10.3847/1538-3881/aa5c8a . S2CID 54893830 .