Πώς το «Οουμουαμούα τεμαχίστηκε

Ο πρώτος φιλοξενούμενος του ηλιακού μας συστήματος -τουλάχιστον, ο πρώτος που έχουμε δει ανάμεσά μας- είναι περίεργος. Οι επιστήμονες το αποκαλούν «Oumuamua (προφέρεται «Oh-MOO-ah-MOO-ah»), αφού τον περασμένο Οκτώβριο εθεάθη ως μια αμυδρή ράβδωση σε φόντο άστρων, από το τηλεσκόπιο Pan-STARRS (Πανοραμικό Τηλεσκόπιο). και το τηλεσκόπιο Rapid Response System), στη Χαβάη. Στα χαβανέζικα, «Oumuamua σημαίνει «ένας αγγελιοφόρος που φτάνει πρώτος από μακριά».

Πώς ξέρουμε ότι είναι «από μακριά»; «Ο Oumuamua είναι γρήγορος. Εκτός από τη βαρυτική έλξη του ήλιου, είναι 16 μίλια ανά δευτερόλεπτο. Ένας τεράστιος πλανήτης όπως ο Δίας μπορεί να κλωτσήσει βαρυτικά ένα αντικείμενο αρκετά δυνατά για να φτάσει αυτή την ταχύτητα, αλλά λάβετε το εξής:«Ο Ουμουαμούα μπήκε στο ηλιακό σύστημα από πάνω από το επίπεδο των πλανητών! Δεν υπάρχει τίποτα στο ηλιακό σύστημα (συμπεριλαμβανομένου του Πλανήτη Εννέα αν υπάρχει) που να μπορεί να εξηγήσει την ταχύτητά του. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι επιστήμονες είναι βέβαιοι ότι προήλθε από το πέρασμα.

«Η Oumuamua μοιάζει με τίποτα που δεν έχουμε ξαναδεί. Η φωτεινότητά του στον ουρανό ταλαντώνεται κατά περίπου 10 φορές κάθε επτά ώρες περίπου, και τα μοντέλα δείχνουν ότι αυτό μπορεί να οφείλεται στην περιστροφή ενός σώματος σε σχήμα πούρου (όπως στο Σχ. 2). Ένα ζευγάρι σωμάτων σε σχήμα πατάτας με διαφορετική ανακλαστικότητα θα μπορούσε επίσης να εξηγήσει την ταλάντωση. Το μοτίβο φωτεινότητας δεν επαναλαμβάνεται τέλεια, υποδεικνύοντας ότι «το Oumuamua περιστρέφεται χαοτικά—το «πέφτοντας» μπορεί να είναι ο σωστός τρόπος για να το θέσουμε.

Ένα άλλο περίεργο πράγμα:«Το Oumuamua μοιάζει με αντικείμενο πλούσιο σε νερό, αλλά δεν έχει επιφανειακά νερά. Οι μετρήσεις των χρωμάτων του σε διαφορετικά μήκη κύματος δείχνουν ένα αντικείμενο παρόμοιο με τα πλούσια σε πτητικά σώματα στο ηλιακό σύστημα—σκεφτείτε τους κομήτες και τους πλούσιους σε νερό αστεροειδείς. Αλλά ο «Οουμουαμούα πέρασε πιο κοντά από την τροχιά του Ερμή και δεν έδειξε σημάδια δραστηριότητας:Δεν διαφεύγουν αέρια για να σχηματίσουν κώμα, ούτε πίδακες, ούτε ουρές. Έτσι, παρόλο που μοιάζει με κομήτη, δεν συμπεριφέρεται σαν κομήτης, τουλάχιστον όχι σαν τους επιβλητικούς, φωτεινούς κομήτες που γνωρίζουμε και αγαπάμε.

Οπότε, τι είναι? Η απλούστερη εξήγηση είναι ότι «το Oumuamua είναι ένα πλανητικό υπόλειμμα που ονομάζεται planetesimal, που γεννήθηκε σε έναν δίσκο σχηματισμού πλανητών γύρω από ένα άλλο αστέρι, αλλά έμεινε έξω από το τελικό προϊόν. Αντίθετα, εκτοξεύτηκε στο διαστρικό διάστημα από έναν γιγάντιο πλανήτη παρόμοιο με τον Ποσειδώνα, ή ίσως τον Δία. «Ο Ουμουαμούα περιπλανήθηκε για εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια χρόνια και μετά έτυχε να περάσει κοντά στον ήλιο.

Αυτό μπορεί να εξηγήσει πώς ο «Οουμουαμούα περιπλανήθηκε έξω από ένα πλανητικό σύστημα—αλλά υστερεί:Δεν εξηγεί το περίεργο σχήμα και την περιστροφή του Ουμουαμούα, ούτε γιατί μοιάζει με κομήτη χωρίς επιφανειακό νερό.

Εδώ μπαίνουν οι προσομοιώσεις σε υπολογιστή. Σχεδόν πριν από μια δεκαετία, έτρεξα χιλιάδες προσομοιώσεις για το πώς αλληλεπιδρούν γιγάντιοι πλανήτες με δίσκους πλανητικοειδών. Ο στόχος μου ήταν να μελετήσω πώς συμπεριφέρονται οι πλανήτες, αλλά αυτό που βρήκα είναι ότι αυτές οι ίδιες προσομοιώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατανόηση της προέλευσης του «Oumuamua». Πριν εκτοξευθούν στο διαστρικό διάστημα, ορισμένοι πλανηταίοι περνούν πολύ κοντά σε έναν γιγάντιο πλανήτη, τόσο κοντά που θα έπρεπε να τεμαχιστούν σε κομμάτια, λόγω της βαρύτητας:Η έλξη στην πλευρά του πλανητήσιου είναι πολύ μεγαλύτερη από ό,τι στην αντίθετη πλευρά. Η ισχυρή δύναμη τάνυσης μπορεί να παίξει ρόλο στην εξήγηση του ασυνήθιστου σχήματος και της περιστροφής του Oumuamua, αν και δεν έχει διαμορφωθεί προσεκτικά ακόμη. Αυτό εξακολουθεί να είναι εικασία.

Ωστόσο, αυτού του είδους το συμβάν τεμαχισμού δεν βασίζεται μόνο σε υπολογισμούς. Το έχουμε δει στην πράξη. Το 1992, ο κομήτης Shoemaker-Levy 9 πέρασε πολύ κοντά στον Δία και σχίστηκε σε μια σειρά από θραύσματα. Έπεσαν ξανά στον Δία το 1994 (μερικοί στα 17α γενέθλιά μου).

Οι προσομοιώσεις μου διαπιστώνουν ότι περίπου το 1 τοις εκατό των πλανητομικρών σκίζεται φτάνοντας πολύ κοντά σε έναν γιγάντιο πλανήτη, όπως ο κομήτης Shoemaker–Levy 9. Αντί να πέσουν στον πλανήτη, τα περισσότερα από τα κομμάτια τελικά πετιούνται έξω από τα πλανητικά τους συστήματα. Εάν το "Oumuamua είναι ένα πλανητικό μικρό κομμάτι, θα πρέπει να έχει τεμαχιστεί πολύ βίαια.

Αυτό εξακολουθεί να μην εξηγεί την εμφάνιση του κομήτη του Oumuamua. Με αυτόν τον τρόπο, το Oumuamua είναι σαν μια άλλη κατηγορία αντικειμένων στο ηλιακό σύστημα που ονομάζονται Damocloids:Έχουν τροχιές και επιφάνειες σαν κομήτες, αλλά δεν εκπέμπουν αέρια όταν θερμαίνονται. Πιστεύουμε ότι είναι εξαφανισμένοι κομήτες που, μετά από έναν ορισμένο αριθμό ταξιδιών πολύ κοντά στον ήλιο, έκαψαν όλους τους πάγους της επιφάνειας τους. Τις τελευταίες δεκαετίες, οι ερευνητές έχουν καταλάβει πόσο γρήγορα πρέπει να συμβεί η εξαφάνιση.

Επιστροφή στις προσομοιώσεις μου. Θυμηθείτε:περίπου το 1 τοις εκατό των πλανητοειδών θα έπρεπε να είχαν σχιστεί πριν εκτοξευθούν στο διαστρικό διάστημα. Και μάντεψε τι? Περίπου τα δύο τρίτα από αυτά πέρασαν κοντά στα αστέρια τους πολλές φορές προτού τους διώξουν - αρκετές φορές που θα έπρεπε να είχαν εξαφανιστεί.

Οπότε, το "Oumuamua μπορεί να είναι ένα κομμάτι". ενός σκισμένου κομήτη, όπως υποστηρίζουμε οι συνάδελφοί μου και εγώ σε δύο πρόσφατες δημοσιεύσεις (εδώ και εδώ):Μετά τη διαταραχή, το «Oumuamua πέρασε αρκετά κοντά στο αστέρι του αρκετές φορές για να χάσει τις πτητικές επιφάνειές του και να εξαφανιστεί. Στη συνέχεια εκτοξεύτηκε βαρυτικά στο διαστρικό διάστημα και περιπλανήθηκε στον γαλαξία πριν πέσει στο κατώφλι μας.

Θα μπορούσαμε να το δοκιμάσουμε αυτό σπάζοντας το «Oumuamua open. Υπάρχει πάγος θαμμένος βαθιά, πολύ βαθιά για να τον εξατμίσει ο ήλιος; Μεγεθύνεται τόσο γρήγορα που η ανίχνευσή του—ο στόχος του Project Lyra—δεν είναι μικρό κατόρθωμα. Εάν αυτό αποτύχει, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το Large Synoptic Survey Telescope, το οποίο θα κυκλοφορήσει στο διαδίκτυο γύρω στο 2021, για να μας βοηθήσει να βρούμε αντικείμενα παρόμοια με αυτό που φαίνεται να είναι το «Oumuamua». Η ιστορία μας προβλέπει ότι οι εξαφανισμένοι κομήτες θα πρέπει να ξεπερνούν αριθμητικά τους «κανονικούς» περίπου δύο προς ένα, και σχεδόν όλα αυτά τα αντικείμενα θα πρέπει να είναι θραύσματα μεγαλύτερων σωμάτων, που σημαίνει ότι μπορεί να φέρουν κάποιο ίχνος του βίαιου παρελθόντος τους, είτε ως προς τα σχήματά τους και περιστροφές ή κάτι άλλο.

Αν καταλήξουμε να βρούμε πολλά εξαφανισμένα θραύσματα κομήτη, μπορούμε να είμαστε βέβαιοι ότι «ο Oumuamua είναι επίσης ένα».

Ο Sean Raymond είναι ένας αστρονόμος που μελετά το σχηματισμό και την εξέλιξη των πλανητικών συστημάτων. Επίσης, κάνει blog στο planetplanet.net.

ΡΟΛΟΙ:Η πιο πρακτική εφαρμογή της αστροφυσικής.