ما الذي تسبب في التسارع اللاجاذبي لزائرنا المجري الأول؟

في عام 2017، رصد علماء الفلك في مرصد Pan-STARRS1، الذي يبحث عن الكويكبات القريبة من الأرض، جسمًا مر عبر شمسنا بسرعة 38.3 كيلومترًا في الثانية (23.8 ميلًا في الثانية).

وسرعان ما كانت التلسكوبات حول العالم تشير إلى اتجاه الجسم غير العادي، في محاولة لالتقاط أكبر قدر ممكن من البيانات قبل أن ينجرف بعيدًا عن الشمس. ومن خلال النظر إلى الضوء المرئي المنعكس عن الجسم، تمكن العلماء من تحديد حجمه وشكله، الذي قد يصل طوله إلى حوالي 400 متر (1300 قدم) ويشبه الشكل. الفطائر.

سرعة ومسار الكائن أ/2017 يو1 واقترح أنه لم يأت من نظامنا الشمسي وأنه سيغادر نظامنا الشمسي مرة أخرى. “أومواموا، كما يطلق عليه الآن، هو أول مراقب بين النجوم مؤكد لدينا.

أحد الأشياء التي حيرت العلماء حول هذا الجسم هو أنه يخضع لتسارع غير جاذبي أثناء انتقاله عبر النظام الشمسي، مما يعني أن التسارع الذي حققه لا يمكن تفسيره من خلال قوى الجاذبية المؤثرة عليه وحده. قاد هذا البعض، بما في ذلك عالم الفلك المثير للجدل في جامعة هارفارد آفي لوب“تم اقتراح عدد من التفسيرات، تتكهن بأن أومواموا يمكن أن تكون مركبة فضائية غريبة أو مسبارًا يولد قوة الدفع الخاصة به.

اللغز الحقيقي لعلماء الفلك ليس التسارع. ومع اقتراب المذنبات من الشمس وارتفاع حرارتها، فإنها تتشكل غازات، تفقد الغازات والغبار، وتشكل طريقها أو غيبوبة. تعمل تدفقات الغاز هذه مثل أجهزة الدفع، مما يؤدي إلى تغيير طفيف في مسار المذنب ودورانه وسرعته. يمكن أن يفسر إطلاق الغازات تسارع أومواموا، ولكن لم تتم ملاحظة أي غيبوبة، كما أن شكله غير معتاد بالنسبة للمذنب.

وفي عام 2023، توصل فريق إلى حل: “أومواموا هو كوكب مائي فقد الهيدروجين من سطحه أثناء مروره عبر نظامنا الشمسي”.

“يتم طهي المذنب بين النجوم بشكل أساسي بواسطة الإشعاع الكوني، ونتيجة لذلك ينتج الهيدروجين. فكرتنا هي: إذا حدث هذا، هل يمكن بالفعل أن يتم احتجازه في جسم بحيث يتم تسخينه عند دخوله النظام الشمسي، ويطلق الهيدروجين ؟” وقالت جينيفر بيركنر، الأستاذة المساعدة في الكيمياء بجامعة كاليفورنيا في بيركلي والمؤلفة المشاركة في الورقة، في بيان لها: تقرير. “هل يمكن أن تنتج القوة الكمية التي تحتاجها لتفسير التسارع اللاجاذبي؟”

أظهرت الأبحاث التي أجريت في القرن العشرين أنه عندما تضرب الجسيمات عالية الطاقة مثل الأشعة الكونية الأجسام الجليدية، فإن الهيدروجين الجزيئي (H₂) يتم إنتاجها واحتجازها داخل الجليد.

وتابع بيرجنر: “بالنسبة لمذنب يبعد عدة كيلومترات، فإن إطلاق الغازات يكون من قشرة رقيقة جدًا مقارنة بالجزء الأكبر من المادة، لذلك بالنظر إلى التركيب وأي تسارع، لن تتوقع أن يكون له تأثير يمكن اكتشافه”. “ولكن نظرًا لأن أومواموا كان صغيرًا جدًا، فإننا نعتقد أنه ولّد طاقة كافية لتشغيل هذا التسارع.”

قد يكون هذا الجسم كوكبًا بين النجوم يفقد الهيدروجين عند اصطدامه بشمسنا، مما يغير سرعته. أشارت دراسة أخرى أجريت عام 2017 إلى أن هذا قد يكون أول لقاء لجسم مع نجم.

“في إحداثيات المجرة اليمنى، سرعة أومواموا القادمة مركزية الشمس v∞(U, V, W)=(−11.2, −22.4, −7.6) km s^-1. وأوضح الفريق: “هذا قريب بشكل ملحوظ من متوسط ​​حركة النجوم في الجوار الشمسي، مع انحراف بسيط عن المتوسط، خاصة في U وW”. ورق.

“تميل النجوم الأصغر سنًا إلى أن تكون سرعة تشتتها أصغر من الأنظمة القديمة، لذا فإن هذا القرب من متوسط ​​السرعة المحلية الدقيقة يشير إلى أنها نشأت في نظام نجمي شاب، على الرغم من أنه لا يمكن استبعاد احتمال أن “أومواموا” كان يدور حول المجرة منذ مليارات السنين”. هذا اللقاء يضع مدار أومواموا في مدار قريب بشكل خاص من المتوسط ​​المحلي، وقد تغير بشكل عام من المتوسط ​​إلى المدار المتناثر، مما يشير إلى أن هذا قد يكون أول اقتراب قريب من النجم وأول فرصة له لفقد التقلب.

ومع ذلك، هناك تحديات أمام تفسير الهيدروجين، حيث أشار الكيميائي الفيزيائي نيلز ليشترينك إلى أن “النمذجة والمختبرات والنتائج النظرية تظهر أن كمية كافية من الهيدروجين غير ممكنة.₂ يمكن إنتاجه في أومواموا، ويتم تسريعه إذا كانت المادة تتكون في معظمها من H₂يا الجليد”.

وكتب “هذا يشير إلى أنه يجب أن يكون هناك محرك آخر أو إضافي لتسارع أومواموا”. الأشياء التي تنشأ إجابة دراسة 2023“أو أن الجسم يحتوي على نواة جليدية غير عادية إلى حد كبير وأقدم بكثير (> 500 مليون سنة) مما هو مذكور”.

ومع ذلك، اقترح أنه إذا كان هذا الموضوع هنالك أقدم بكثير من المفترض و(على سبيل المثال) قد يكون للميثانول عائد كبير بما يكفي لإنتاج التسارع الملحوظ بمجرد بدء عملية التفريغ.

الرد على ليغتريكوأشار الفريق إلى أنه “من الواضح أن الجهود التجريبية الإضافية ضرورية للتحقيق في الاتجاهات السائدة في H₂O التحلل الإشعاعي، على سبيل المثال، في الجليد السميك ومقاييس زمنية أطول. ومع ذلك، فإن البيانات التجريبية الموجودة لا تؤكد أن ارتفاع H₂ “لا يحدث المحصول في الأنظمة الفيزيائية الفلكية”، وقد وجدت التجارب أن المحصول المرتفع (حوالي 35 بالمائة) يتوافق عمومًا مع حالات عدم اليقين.

“عند نمذجة سلوك أومواموا، نتفق على أنه من المهم أخذ عوامل مثل عمره وكمية الطاقة التي يستقبلها، بالإضافة إلى الجليد H.₂ أجاب الفريق: “معدل التكوين وأقصى عائد ممكن”. “في النهاية، يمكن للنموذج المقدم في ورقتنا أن يفسر” تسارع أومواموا غير الجاذبي مع افتراضات حول العمر، والتكوين، وH.₂ محتوى الجسم متوافق مع الضوابط التجريبية والرصدية الموجودة.”

إن الدراسة الدقيقة للمادة يمكن أن تخبرنا المزيد عن أنظمة النجوم الشابة. ولسوء الحظ، فهو خارج نطاق التلسكوبات المتوفرة حاليا، لذا ستكون هناك حاجة إلى دراسة لدراسته بمزيد من التفصيل. مثل هذه المهمة – الدبلجة مشروع ليرا – اقترح القيام بذلك، ربما رمي المقلاع أمام كوكب المشتري والحصول على تسارع الجاذبية.