2017年,一顆名為“奧陌陌”的神秘天體闖入太陽系,它以高達(dá)1.2的軌道離心率和遠(yuǎn)超太陽系逃逸速度的運(yùn)動軌跡震驚天文學(xué)界。
人類首次確認(rèn)捕捉到來自星際空間的訪客。兩年后,第二顆星際彗星“鮑里索夫”再度現(xiàn)身。
天文學(xué)家通過模擬研究揭示:每年可能有數(shù)十個(gè)星際天體進(jìn)入太陽系,其中“路過”的星際物質(zhì)數(shù)量更是在數(shù)百個(gè)以上。
令人驚訝的是,這些星際來客并非隨機(jī)孤身而至,而是以一種高度結(jié)構(gòu)化的方式——“編隊(duì)”進(jìn)入我們的家園星系。
最新天體動力學(xué)模擬揭示了一個(gè)令人著迷的現(xiàn)象:穿越銀河系的星際碎片流在漫長旅途中并非無序擴(kuò)散,而是經(jīng)歷復(fù)雜的分叉與匯合過程,形成了類似“發(fā)辮”的糾纏結(jié)構(gòu)。
這種結(jié)構(gòu)類似于地球穿越彗星碎片流時(shí)遭遇的流星雨,但規(guī)模更為宏大——當(dāng)太陽系穿越這些星際碎片流時(shí),便會迎來一批“編隊(duì)”而來的星際訪客。
2024年底發(fā)表在arXiv上的研究通過高精度模型還原了這一過程。碎片流在銀河系潮汐力和不同恒星引力場的作用下,會經(jīng)歷拉伸、斷裂與重組,最終形成多股并行的流動軌跡。
這些“發(fā)辮”狀結(jié)構(gòu)寬度可達(dá)數(shù)億公里,長度綿延數(shù)光年,成為輸送星際天體的“宇宙河流”。
當(dāng)太陽系橫穿其中一條“發(fā)辮”時(shí),地球上的觀測者便可能在相對集中的時(shí)間段內(nèi)探測到多個(gè)具有相似軌道參數(shù)的星際天體。
這些穿越星際空間的“編隊(duì)來客”究竟從何而來?研究表明,它們絕大多數(shù)是恒星系統(tǒng)演化早期的“棄兒”。
當(dāng)新生恒星周圍的原行星盤孕育出行星系統(tǒng)后,剩余的碎片會在引力相互作用中被劇烈拋射,成為星際空間的流浪者。
我們的太陽系同樣經(jīng)歷過這一階段:部分碎片被徹底“清理”出太陽系,而另一部分則被轉(zhuǎn)移至遙遠(yuǎn)的外圍,形成了距離太陽約1.5光年的奧爾特云。
銀河系中類似事件頻繁發(fā)生?;诤阈欠植己湍挲g特征的模擬顯示,這些被逐出家園的碎片會聚集成流,在銀河系中穿行數(shù)十億年。
通過分析它們的化學(xué)成分,科學(xué)家可追溯其母恒星系統(tǒng)的特征,為研究銀河系行星系統(tǒng)的多樣性提供關(guān)鍵線索。
既然每年有如此眾多的星際訪客,為何人類迄今僅確認(rèn)兩個(gè)?技術(shù)限制是核心原因。
天文學(xué)家主要依賴軌道參數(shù)計(jì)算判斷天體是否屬于太陽系。星際天體通常速度極高(如奧陌陌達(dá)26 km/s)、軌道離心率大于1,但這類特征的捕捉需要持續(xù)精準(zhǔn)跟蹤,現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡難以覆蓋全天域。
絕大多數(shù)星際天體直徑僅約1米,在進(jìn)入內(nèi)太陽系前難以被發(fā)現(xiàn)。即使是“奧陌陌”(直徑約100米)也是在飛掠地球后才被偶然捕捉。
計(jì)算機(jī)模擬顯示,部分星際來客會被太陽系俘獲,潛伏于近地軌道或小行星帶。木星因其巨大質(zhì)量成為主要“俘獲者”,但被地月系俘獲的小天體反而能更穩(wěn)定存在——其數(shù)量衰減至10%需210萬年,遠(yuǎn)長于木星俘獲者的80萬年。
2025年6月,海登天文館一次展覽意外改寫了我們對太陽系邊緣的認(rèn)知。當(dāng)科學(xué)家將奧爾特云的最新模型投影至穹頂時(shí),一個(gè)清晰的螺旋結(jié)構(gòu)赫然顯現(xiàn)——這完全顛覆了1950年以來將其視為球殼的傳統(tǒng)認(rèn)知。
科羅拉多州博爾德市西南研究所的David Nesvorny團(tuán)隊(duì)通過NASA昴宿星超級計(jì)算機(jī)模擬確認(rèn):這一螺旋源于銀河潮汐力的塑造。
奧爾特云中的天體距離太陽足夠遠(yuǎn)(>1,000天文單位),使得銀河系整體的引力場(包括恒星與暗物質(zhì))開始扭曲其軌道平面。
這種作用在奧爾特云內(nèi)部形成螺旋分支,而外部仍保持球殼形態(tài)。這一發(fā)現(xiàn)證明:太陽系并非孤立存在,其結(jié)構(gòu)深受銀河系大環(huán)境的影響。
盡管探測困難,星際天體攜帶的科學(xué)價(jià)值不可估量。
每個(gè)星際天體都像一枚“宇宙漂流瓶”,保存著其母恒星系統(tǒng)的原始物質(zhì)。分析其成分可揭示不同恒星系元素豐度的差異,重構(gòu)銀河系化學(xué)演化史。
碎片拋射過程與行星系統(tǒng)的形成緊密相關(guān)。通過統(tǒng)計(jì)星際天體的物理特性(大小分布、結(jié)構(gòu)等),可檢驗(yàn)行星形成理論的普適性。
奧爾特云中可能封存著早期太陽系的有機(jī)物,而來自其他恒星系的星際天體或攜帶外星生命的前體物質(zhì)。新發(fā)現(xiàn)的螺旋結(jié)構(gòu)提示其物質(zhì)分布可能影響生命組分向內(nèi)太陽系的輸送。
新一代觀測設(shè)施將提升人類捕捉星際編隊(duì)的能力,維拉·魯賓天文臺(2025年上線):通過十年深度巡天,有望探測到數(shù)百個(gè)奧爾特云天體,驗(yàn)證螺旋結(jié)構(gòu)。
歐洲空間局正規(guī)劃“彗星際攔截器”,可在目標(biāo)進(jìn)入內(nèi)太陽系前發(fā)射探測器。
機(jī)器學(xué)習(xí)算法正被用于快速篩查海量觀測數(shù)據(jù),識別軌道異常的候選天體。研究人員預(yù)測,未來每年有望發(fā)現(xiàn)至少5個(gè)星際天體。
那些尚未被察覺的星際編隊(duì),正以銀河為航道,穿越星海而至。正如天文學(xué)家杰基·法赫蒂所言:“穹頂之上,是還沒來得及寫進(jìn)課本的科學(xué)”。
當(dāng)我們最終解讀這些星際來客攜帶的宇宙密碼時(shí),不僅是在探索他者的星空,更是在重新定義自己在星辰大海中的位置。
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺“網(wǎng)易號”用戶上傳并發(fā)布,本平臺僅提供信息存儲服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.