Dodano: 14 kwiecień 2020r.

‘Oumuamua może być odłamkiem zniszczonej planety

‘Oumuamua była pierwszym zarejestrowanym obiektem międzygwiezdnym, który przybył do naszego Układu Słonecznego. Od momentu wykrycia w 2017 roku astronomów zastanawiały jej niezwykłe cechy, w tym wydłużony kształt przypominający cygaro. W nowych badaniach naukowcy wskazują, że tajemniczy obiekt może być odłamkiem planety, która została rozerwana na kawałki przez interakcje z gwiazdą macierzystą.

Oumuamua

 

Odkąd w 2017 roku w naszym Układzie Słonecznym pojawił się obiekt ‘Oumuamua, astronomowie usiłowali wyjaśnić jego pochodzenie. Pojawiło się wiele koncepcji. Niektórzy sugerowali, że jest to asteroida, inni, że kometa. Niezwykłe cechy obiektu sprawiły, że ludzie zastanawiali się nawet, czy przypadkiem to nie jest statek kosmiczny obcej cywilizacji.

W nowych badaniach opublikowanych na łamach pisma „Nature Astronomy” uczeni wskazują, że pierwszy zarejestrowany w historii obiekt międzygwiezdny może być fragmentem planety, która w odległej przeszłości została rozerwana przez siły grawitacyjne swojej gwiazdy macierzystej i wyrzucona w przestrzeń międzygwiezdną.

Międzygwiezdny przybysz

‘Oumuamua (nazwa pochodzi od hawajskiego określenia „pierwszego posłańca przybywającego z daleka”) została dostrzeżona 19 października 2017 roku przez Roba Weryka, astronoma pracującego przy sieci znajdujących się na Hawajach teleskopów Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope And Rapid Response System).

Dalsze badania obiektu ujawniły, że ma on około 400 metrów długości i mocno wydłużony kształt, przypominający cygaro. Analizy sugerowały także, że ma ciemnoczerwoną barwę oraz jest około dziesięciokrotnie dłuższy niż szerszy. Wleciał do naszego Układu Słonecznego z przestrzeni międzygwiezdnej z ogromną prędkością z kierunku niemalże prostopadłego do płaszczyzny orbit planet w naszym układzie. Jego orbita wskazywała na pochodzenie z okolic gwiazdozbioru Lutni.

‘Oumuamua nie przypominała niczego, co można spotkać w naszym Układzie Słonecznym. Yun Zhang z Chińskiej Akademii Nauk oraz Douglas Lin z University of California w Santa Cruz, zastosował symulacje komputerowe, aby pokazać, jak pod wpływem sił pływowych mogą tworzyć się obiekty takie jak ‘Oumuamua. Opracowana przez nich koncepcja wydaje się wyjaśniać wszystkie niezwykłe cechy międzygwiezdnego przybysza.

Wykazaliśmy, że obiekty międzygwiezdne podobne do ‘Oumuamua mogą powstawać podczas bliskich przejść ciał, z których pochodzą, w pobliżu ich gwiazd macierzystych, a następnie zostać wyrzucone w przestrzeń międzygwiezdną - powiedział Lin. Dodał, że siły pływowe mogą powodować fragmentację obiektów, które zbyt blisko podeszły do swojej gwiazdy. - Naszym celem było opracowanie kompleksowego scenariusza opartego na dobrze zrozumiałych zasadach fizycznych, który poskłada wszystkie wskazówki dotyczące międzygwiezdnego obiektu w całość - zaznaczył Lin.

Biliony podobnych obiektów

Jeszcze przed wykryciem obiektu ‘Oumuamua astronomowie teoretyzowali, że pierwszym obiektem międzygwiezdnym prawdopodobnie będzie lodowe ciało podobne do komety. Lodowe obiekty, takie jak te znajdujące się w Obłoku Oorta, rezerwuarze komet w najbardziej oddalonych obszarach naszego Układu Słonecznego, ewoluują w bardzo dużych odległościach od gwiazd macierzystych, są bogate w substancje lotne i często są wyrzucane z swoich układów planetarnych przez oddziaływania grawitacyjne.

Są one również dobrze widoczne ze względu na sublimację pod wpływem promieni słonecznych lotnych związków, które tworzą tzw. komę – gazowo-pyłową otoczkę komety – oraz warkocz kometarny. Badacze jednak wskazali, że ‘Oumuamua bardziej przypomina ciała skaliste, takie jak asteroidy.

W innych badaniach uczeni obliczyli, że prawdopodobnie istnieje duża populacja obiektów międzygwiezdnych, takich jak ‘Oumuamua. - Odkrycie ‘Oumuamua sugeruje, że populacja skalistych obiektów międzygwiezdnych jest znacznie większa niż wcześniej sądziliśmy. Średnio każdy układ planetarny powinien wyrzucać łącznie około stu bilionów podobnych obiektów - powiedział Zhang.

Jak powstała ‘Oumuamua?

Kiedy mniejszy obiekt przechodzi bardzo blisko znacznie większego, siły pływowe większego ciała mogą rozerwać mniejsze na części. Taki los spotkał kometą Shoemaker-Levy 9, gdy zbytnio zbliżyła się do Jowisza. Siły pływowe mogą spowodować też wyrzucenie takich obiektów w przestrzeń międzygwiezdną i właśnie taki scenariusz, jako źródło powstania ‘Oumuamua przedstawili autorzy nowych badań. Ale czy taki proces mógłby wyjaśnić niezwykłe cechy obiektu?

Zhang i Lin przeprowadzili symulacje komputerowe, w których modelowali dynamikę strukturalną obiektu lecącego blisko gwiazdy. Odkryli, że jeśli obiekt podejdzie do gwiazdy wystarczająco blisko, ta może rozerwać go na wyjątkowo wydłużone fragmenty, które następnie zostaną wyrzucone w przestrzeń międzygwiezdną.

- Wydłużony kształt jest bardzo prawdopodobny, gdy weźmiemy pod uwagę zmienność wytrzymałości materiału podczas zbliżenia się do gwiazdy. Stosunek długiej osi do krótkiej może być nawet większy niż dziesięć do jednego - wyjaśnił Zhang.

Modelowanie termiczne wykazało, że powierzchnia fragmentów powstałych w wyniku rozerwania pierwotnego obiektu, z którego części powstał ‘Oumuamua, stopiłaby się w bardzo niewielkiej odległości od gwiazdy i ponownie się skondensowała na większych odległościach, tworząc w ten sposób spójną skorupę, która zapewniłaby stabilność strukturalną wydłużonego obiektu. Proces ten doprowadziłby też do wyparowania dużej ilości substancji lotnych, co tłumaczyłoby barwę obiektu i brak widocznej komy czy warkocza.

- Niemniej jednak niektóre substancje lotne o wysokiej temperaturze sublimacji zakopane głęboko pod powierzchnią, mogłyby pozostać w postaci skondensowanej – zaznaczył Zhang. To może wyjaśniać niegrawitacyjne przyspieszenie obiektu podczas zbliżenia się do Słońca. - Przedstawiony przez nas scenariusz wskazuje na sposób powstania ‘Oumuamua. Uwzględnia także ogromną populację podobnych obiektów międzygwiezdnych - powiedział Zhang.

Obliczenia naukowców pokazują, że siły pływowe mogą powodować powstawania takich obiektów. Komety, planetoidy czy nawet super-Ziemie, mogą zostać przekształcone w kawałki wielkości ‘Oumuamua podczas interakcji z gwiazdami. Jak przyznał Lin, ‘Oumuamua to tylko pierwszy z wykrytych obiektów międzygwiezdnych. Badacz zasugerował, że nowe obserwatoria o znacznie większych możliwościach, jak chociażby Vera C. Rubin Observatory, które ma zostać otwarte pod koniec przyszłego roku, pozwolą na odkrycie większej ilości podobnych obiektów.

 

Źródło: University of California, Santa Cruz, fot. NAOC/Y. Zhang/ ESO/M. Kornmesser