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新华网北京4月14日电(记者孙自法)太阳系中第一个太阳系外天体“乌木阿木”是如何形成的?根据天文学家的最新研究,这个“星际访客”或行星体的碎片可能是原行星系统中恒星的潮汐作用所撕裂和抛出的碎片。艺术家对奥尔默罗的描绘(来源:ESO/m.kornmesser)。国家天文台这篇重要的天文研究论文,由中国科学院国家天文台张云博士和美国加州大学圣克鲁斯分校林超教授共同完成,已在线发表在最新的国际学术期刊《自然天文学》上。

本文提出的新模型揭示了这种星际物体的形成机制和成为星际物体的过程。数值模拟结果首次全面系统地再现了Olmo的所有特性。近距离飞过恒星的潮汐撕裂过程(来源:国家天文台/张云)。2017年10月,天文学家发现一个太阳系外的小天体闯入太阳系。国际天文学联合会将其命名为“奥尔莫莫”。作为人类观测到的第一个星际天体,olmomo的到来引起了全世界的关注,其独特的性质也引发了学术界对原始星际天体形成和演化机制的新探讨。

Olmo长约100米,长轴与短轴之比为6:1-10:1,远大于太阳系已知小天体的长轴与短轴之比。它有一个非常特殊的狭长形状。它在运动过程中快速旋转,旋转轴不固定。在发现Olmo之前,现有的行星系统理论认为彗星更可能被其原始的行星系统抛出,而且由于彗星比同样大小的小行星更亮,所以观测到的星际物体大部分应该是彗星。因此,天文学家希望通过观测来验证Olmo属于彗星的假说。然而,即使几乎所有的望远镜都被调用,也没有发现从它们喷射出气体和尘埃的证据,这表明Olmo是小行星而不是彗星。

此外,由于Olmo的形状和非引力加速度之谜此前尚未解开,其起源和成为星际天体的过程也一直困扰着天文学家。一些科学家甚至推测Olmo与外星生物的存在有关。艺术家对奥尔默潮汐撕裂形成过程的描述(图片来源:北京天文馆/于景川)。本文第一作者、通讯作者张云国家天文台表示,Olmo的光谱特性表明,Olmo曾受到原行星系恒星的强烈热辐射,通过近距离飞越恒星可以产生热辐射。如此紧密的接触可能会导致Olmo的母星被恒星的潮汐作用撕裂,并将Olmo扔出原来的系统。

正是这种普遍的性质激发了我们研究被潮汐撕裂的星际天体形成理论。通过利用超级计算机对近距离飞越恒星过程中天体的结构和热力学演化进行高分辨率数值模拟研究,发现恒星的潮汐力会将天体撕成许多细长的碎片。同时,潮汐效应会使一些碎片的速度超过恒星的逃逸速度,使它们成为星际物体。这些碎片具有滚动和旋转的特点,长轴和短轴的比例大多高于5:1,有的甚至高于10:1。随着潮汐的撕碎,这些碎片的表面随着恒星的燃烧而融化。

当离恒星较远时,熔融表面重新致密,使碎片的整体结构具有较强的凝聚力,从而保持了细长结构形成的稳定性。同时,恒星的热辐射也会加热这些碎片的内部,使其体内的挥发性气体(如一氧化碳等)大量消耗。因此,它们的光谱特性具有小行星的特征,失去了明显的彗星活动。同时,热力学分析表明,一些升华温度较高的挥发性物质(如水冰等)可以在地下几十厘米内保存完好。在Olmo太阳系的短途旅行中,剩余的水冰可以被太阳热辐射激活并喷发,提供观测到的非重力加速度。

由于潮汐力的强度随着恒星密度的增加而增加,这种潮汐撕裂现象可能发生在致密矮星附近。但是,对于太阳来说,它的密度相对较低,不足以产生这样的现象。因此,太阳系中没有类似Olmo的小天体。张云指出,类似Olmo的星际物体穿越太阳系不应是偶然事件。据估计,太阳系周围的每个恒星系统平均能产生至少10亿个数量级的类似星际天体,这可以解释Olmo闯入太阳系的概率。天文学家通过分析这些星体的可能来源和分布,发现从直径数公里的彗星到地球大小的行星,在它们被潮汐撕碎和抛出之前,可能存在类似Olmo的星际天体的星体。

产生的星际物体的数量正好可以解释Olmo发生的概率。随着中国和世界上各种天文望远镜的建设和使用,未来太阳系将发现更多的星际天体。届时,天文学家将对这些天体的性质有更深入的了解,对星际天体的数量有更准确的评估。奥尔莫国际空间科学研究所(International Institute of Space Science)联合主任马修·奈特(Matthew knight)评论说:“奥尔莫之后,我们必须彻底改变对星际物体的理解。

本研究提出的星际天体形成机制,很好地解释了Olmo的所有奥秘。我们预计在未来几年内会发现新的星际天体,看看它们是否具有类似Olmo的性质将是非常有趣的。如果是这样的话,它可能表明这个机制所描述的过程是普遍的。耶鲁大学天文学教授格雷戈里·劳克林说,这项研究巧妙地利用行星系统演化过程中的普遍现象来解释Olmo的所有特征,显示出星际物质扩散的高效性,为人类理解行星系的形成和演化提供了关键线索。由于这些星际物体在被抛出前反复经过原行星系的可居住区,构成生命的有机物质可能会在星际空间中通过这些物体传播,为人类探索生命起源的奥秘提供了新的途径。

编辑:余晓。。

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