不是說它是外星人，而是'Oumuamua 可能不是氮冰山

不是說它是外星人，而是‘Oumuamua 可能不是氮冰山……

在太陽系中發現的第一個星際物體“Oumuamua”。

圖片來源：歐空局/哈勃、NASA、ESO、M。 Kornmesser

2017年10 月 19日，天文學家首次探測到穿過我們太陽系的星際物體 （ISO）。這個天體被命名為 1I/2017 U1′ Oumuamua，讓無法確定它是星際彗星還是小行星的天文學家感到困惑。經過四年和許多理論（包括有爭議的“外星人太陽帆”假說），天文界似乎找到了一個滿足所有觀察結果的解釋。

“氮冰山”理論指出，’Oumuamua 很可能是來自另一個太陽系中類似冥王星的行星的碎片。Amir Siraj 和 Avi Loeb 教授（他提出了 ET 太陽帆假說）在他們的最新研究中，題為“解釋‘Oumuamua 作為氮冰山所必需的大規模預算’”，對這一理論提出了官方反駁。根據他們的新論文，銀河系中極度缺乏外星冥王星來解釋氮冰山的探測。

在他提出這種可能性的論文中，勒布指出，‘Oumuamua 不同尋常的性格和行為與太陽帆一致。這包括物體的高反射特性及其輪廓，它看起來要麼是雪茄形的，要麼是煎餅狀的。更重要的是，它的突然加速和偏離預期軌道似乎是輻射壓力的結果，而這正是太陽帆實現推進的方式。

還有一種方式是它進入了我們的太陽系，這使得它可以在最接近我們的太陽（近日點）後飛越地球。換句話說，它的軌道動力學使其能夠近距離觀察我們太陽系中唯一可居住的行星，這正是人們對星際探測器的期望。這些論點在 Loeb 的書《

外星人：地球以外智慧生命的第一個跡象》中

進一步詳述，我們在之前的文章中對此進行了

評論。

在本書寫作之時，所有用自然現象來解釋“Oumuamua”的嘗試都失敗了。基本上，沒有單一的解釋可以解釋它的亮度、輪廓和加速度，同時承認沒有放氣的證據。此外，突然加速不能歸因於重力，因為當時重力應該會減慢“Oumuamua”的速度。

2021 年 3 月，亞利桑那州立大學 （ASU）地球與太空探索學院（SESE） 的兩名研究人員提出了一個新假設。在兩項已發表的研究中，SESE 探索研究員 Alan Jackson 和 Steven Desch 教授認為，“Oumuamua 可能是從一個年輕的恆星系統（可能在我們銀河系的英仙臂）噴出的氮冰碎片。400到5億年前。

在他們的第一篇論文中，Jackson 和 Desch 討論了“Oumuamua”的大小和組成限制，並展示了“Oumuamua”的反照率與海衛一和冥王星表面的氮冰有何相似之處。在他們的第二篇論文中，他們展示了這些型別的氮冰碎片是如何透過與冥王星和柯伊伯帶天體 （KBO） 組成相似的太陽系外天體的碰撞產生的。

威廉·哈特曼 （William K。 Hartmann） 是亞利桑那州圖森市行星科學研究所的名譽資深科學家，他的這幅畫是根據邁克爾·貝爾頓 （Michael Belton） 的委託創作的，將“Oumuamua 天體”的概念展示為一個薄餅狀的圓盤。學分：威廉·哈特曼的插圖。

根據他們的估計，這些碰撞將產生大約 100 萬億（~10 14）個物體並將其噴射到星際空間，其中一半由水冰組成，另一半由氮（N 2）組成。這個群體足以滿足解釋“Oumaumua”檢測所必需的 ISO 統計顯著性。同樣重要的是，由 N 2組成的物體在靠近太陽時不會形成尾巴，因為不會有水蒸氣或 CO/CO 2昇華。正如 Siraj 透過電子郵件向 Universe Today 解釋的那樣：

“氮冰山假說的吸引力主要在於解釋‘Oumuamua’的非重力加速度。就像假設的氫冰山一樣，在斯皮策太空望遠鏡對“Oumuamua”進行的測量中，無法檢測到氮冰山的放氣活動，這只是限制了“Oumuamua”周圍碳基分子的丰度。因此，可以想象，材料的昇華可以為物體觀察到的非重力加速度提供動力。”

勒布在他的提案檔案中提出的主要觀點之一是，無論“Oumuamua”的真實性質如何，它的探測都意味著我們銀河系中有大量類似的物體。

在最近被《新天文學

》雜誌接受發表的反駁論文中，Siraj 和 Loeb 談到了銀河系中是否有足夠的物質來創造如此多的氮冰山。

傑克遜和德施評估的一個結果是，我們的銀河系中一定有大量的“外星冥王星”。為此，銀河系中的恆星需要有足夠的恆星形成留下的物質（即質量預算）來適應這些行星的形成。為了測試這一點，Siraj 和 Loeb 採用了氮冰山模型並檢查了需要多少恆星材料才能使其工作。

“我們的計算非常簡單，”Siraj 說。“我們採用所有氮冰山模型引數、’Oumuamua 樣物體所需的丰度來解釋 Pan-STARRS 對其的探測以及銀河系中恆星的基本事實，並從這些值得出太陽金屬丰度材料的總質量需要轉換成外星冥王星，以使氮模型合理。”

他們得出的結論是，即使在最樂觀的假設下，該模型也會失敗幾個數量級。簡而言之，恆星系統沒有足夠的氮冰來容納如此強大的外星冥王星種群，這意味著從統計學上講，根本沒有足夠的由 N 2組成的 ISO來解釋偶然發現的“Oumuamua”。

當考慮宇宙射線如何自然侵蝕 ISO 時，該模型變得更加不可能。根據最近發表的其他研究，這個過程使 ISO 的壽命比以前想象的要短得多。正如 Siraj 解釋的那樣：

“氮冰山模型的主要問題是，產生所需數量的此類天體需要將銀河系中總質量的十倍以上的恆星直接轉化為外星冥王星——而且當我們適當地考慮到不可避免的情況時宇宙射線侵蝕氮冰山，我們需要一千倍於銀河系的恆星質量。這些數字使氮模型站不住腳，因為銀河系中只有一小部分恆星質量用於產生外星冥王星。

”

此外，Siraj 和 Loeb 引用了在他們的研究出現在 arXiv 後不久出現的研究，這對我們銀河系中氮冰山的普遍性提出了質疑。作者 Levine 等人在 10 月出版

的美國天文學會公報

（BAAS） 上發表了題為“類似 Oumuamua 天體的約束”的研究。認為氫冰山和氮冰山假說都存在嚴重缺陷。

雖然前一種理論的溫度要求使其站不住腳，但後者所需的形成效率也是如此。最後，他們還確定了產生 N 2冰碎片的機制（對太陽系外柯伊伯帶類似物的影響）不足以產生像“Oumuamua”這樣大的物體，而且幾個數量級太低而無法產生 10 14 個物體。

“氮模型現在不在討論範圍內，”Siraj 說。“這意味著‘Oumuamua之謎’仍然是敞開的，更加強烈地激發了未來對‘Oumuamua之類物體的研究。這是伽利略計劃星際物體分支的目標，我有幸領導該專案——發現和表徵像“Oumuamua”這樣的物體，並最終了解它們的性質。”

附錄：

我們今天的宇宙有幸與“氮冰山”假說的合著者德施教授交談。正如他解釋的那樣，‘Oumuamua 類物體的分佈並不反對他們的假設，主要是因為對隱含的密度存在分歧。正如他所說：

“星際物體的數量密度並不像西拉傑和勒布所說的那麼高。他們引用了 Do 等人的論文。（2018 年），他們根據 PAN-STARRS 調查結果估計，像“Oumaumua”這樣的物體的數量密度 > 0。1/AU^3。但是 Meech 等人的發現論文。（2017） 透過分析 PAN-STARRS、Catalina 和其他調查清楚地表明，數字密度更像是 0。003/AU^3。這種差異消除了問題中的所有緊張局勢，而且冥王星外星體可能提供足夠的 N2 冰碎片一點也不令人難以置信。

“事實上，在 Desch & Jackson （2021） 中，我們計算了我們的太陽系在其早期階段產生的 N2 冰碎片的數量，如果大多數太陽系噴射出相似的數量，則足以提供每 AU^3 0。003 個冰碎片。值得注意的是，Siraj & Loeb 在我們的分析中沒有發現任何錯誤，而是進行了粗略的粗略計算。值得補充的是，無論機率如何，一塊 N2 冰塊完全符合 Oumuamua 的所有可觀測特徵（例如，非重力加速度），沒有其他假設符合。說 N2 冰碎片假說‘不在討論範圍內’為時過早，是錯誤的，並且忽略了桌面上沒有更好的東西。”

Vera C。 Rubin 天文臺的山頂設施

這對於“Oumuamua”以及對其起源的更“異國情調”的解釋意味著什麼——即它可能是 ET 太陽帆？就目前而言，這篇最新的反駁論文（以及 Desch 和 Jackson 教授的迴應）表明，陪審團仍然沒有決定“Oumuamua”，關於哪種解釋最適合仍然存在爭議。幸運的是，在不久的將來會有機會進行研究，這將為 ISO 提供額外的限制。

伽利略計劃（在之前的文章中有所描述）是由 Loeb 教授和弗蘭克·H·勞金（Frank H。 Laukien）共同發起的一項非盈利性研究計劃，他們是哈佛大學的訪問學者，同時也是布魯克公司（一家制造商）的董事長、總裁兼執行長。科學儀器）。這個跨國、多機構的專案由志願者專家組成，其中包括作為星際物體研究主任的 Amir Siraj 。

他們一起努力將尋找外星智慧 （SETI） 和技術簽名帶入主流。世界各地的天文學家和天文臺也加入了他們的行列，他們期待著未來幾年下一代天文臺將在未來幾年投入使用。這包括 Vera C。 Rubin 天文臺（前身為大型天氣觀測望遠鏡），該天文臺正在智利完成建設，預計將於明年某個時候（或可能 2023 年）開始執行。

該天文臺將使用其 8。4 米（27 英尺）的鏡子和 3200 兆畫素的相機，進行為期 10 年的調查，在此期間，它將觀測估計 370 億顆恆星和星系。魯賓天文臺還將探索我們的太陽系，並提供有關新發現天體的定期警報，包括估計每月 5 個 ISO！美國宇航局和歐空局也在開發任務，這些任務將在不久的將來與 ISO 會合，並對其進行近距離研究。