הרושם של האמן מאומואומה, האובייקט הבין-כוכבי הידוע הראשון שעבר במערכת השמש. (ESO / M. KORNMESSER)

מיליארד שנים בחלל הבין-כוכבי: מה שאנחנו יודעים היום על אוומואומה

זה מה שלמדנו מהאובייקט הראשון שאי פעם גילינו להיכנס למערכת השמש שלנו מהחלל הבין-כוכבי.

לפני מיליארדי שנים מערכת השמש שלנו הייתה מקום שונה באופן יוצא דופן ממה שאנחנו מכירים כיום. לא היו על כדור הארץ צורות חיים רב-תאיות: לא צמחים, לא בעלי חיים, לא היו רבייה מינית. לסטורן עדיין לא היו טבעות, מכיוון שההתנגשות שהחריבה את אחד מירחי הענק שלה טרם התרחשה. וחגורת האסטרואידים הייתה עשירה בהרבה מכפי שהיא כיום, מלאה בגופים סלעיים שנפלטו מזמן בכבידה לחלל הבין-כוכבי.

לכל מערכת סולארית, אם אנו מבינים כיצד הם נוצרים נכון, יש סיפור דומה. גופות קטנות וסלעיות - כמו גם הקרציות הנשלטות על הקרח הרחוקים יותר - יופלטו בכוכב הלכת על ידי כוכבי הלכת וחפצים אחרים סביבם. רבים מהאובייקטים הללו ייפלטו ויעברו דרך הגלקסיה עד שהם ייכנסו באקראי לסביבת מערכת שמש זרה אחרת. בשנת 2017, גילינו לראשונה אובייקט שעובר במערכת השמש שלנו, שמקורו כנראה מחוצה לו: אינטרומסטר interloper 'Oumuamua. הנה מה שאנחנו יודעים על זה היום.

האובייקט הידוע כיום בשם Oumuamua נקרא במקור C / 2017 U1 כשחשבו שהוא שביט, ואז A / 2017 U1 כשחשבו שהוא אסטרואיד. כיום קוראים לזה I / 2017 U1, מכיוון שזה האובייקט הבין-כוכבי הידוע הראשון (I) שביקר במערכת השמש שלנו. היא התקרבה למערכת השמש שלנו מלמעלה, עוברת הכי קרוב לשמש בספטמבר 9. היא בדרך לעבר אורנוס כעת, מיועדת לצאת ממערכת השמש. (נאסא / JPL-CALTECH)

השם הוואי 'Oumuamua הוא מעורר בצורה יוצאת דופן, ומתורגם כ"סקאוט או שליח מהעבר הרחוק. " כשראינו את החפץ הזה עובר במערכת השמש שלנו, הוא קפץ החוצה כשונה מכל דבר אחר. לכל חפץ שאי פעם מצאנו מסלול ביחס לשמש שלנו. ארבע האפשרויות הן:

  • מעגלי, עם אקסצנטריות של 0,
  • אליפטי, עם אקסצנטריות בין 0 ל -1,
  • פרבולי, עם אקסצנטריות של 1 בדיוק,
  • או היפרבולי, עם אקסצנטריות גדולה מ- 1.

מצאנו חפצים בכל ארבע המעמדות, כאשר האובייקטים ההיפרבוליים תואמים שביטים שנבעטו בכוח הכבידה בצורה כזו שהם ייצאו ממערכת השמש. יש להם אקסצנטריות שגדולה מעט יותר מ -1, עם ערכים כמו 1.0001 לערך.

אבל כשמצאנו לראשונה את 'אומואמואה', זיהינו שזה משהו מיוחד. שלא כמו כל דבר אחר שאי פעם מצאנו, האקסצנטריות שלו הייתה 1.2.

המסלול הנומינלי של האסטרואיד הבין-כוכבי ʻOumuamua, כפי שהוא מחושב על סמך התצפיות מ -19 באוקטובר 2017 ואילך. מסלול התצפית סטה על ידי תאוצה שתואמת ~ 5 מיקרון לשנייה בקטן ביותר ממה שחזה, אך זה מספיק משמעותי כדי לדרוש הסבר. (TONY873004 של קהילות וויקימדיה)

דרך נוספת להבין מדוע זה היה כל כך יוצא דופן היא להסתכל על המהירות שלו ביציאה ממערכת השמש.

אם היית אובייקט חגורת קויפר שקיים אינטראקציה עם עולם מאסיבי אחר מעבר לנפטון, או שנטרפת את עצמו נפגעת, אתה יכול לפתוח אותו בכבידה ממערכת השמש שלנו, ולתת לו מסלול היפרבולי. אבל המהירות המרבית שלה, לאחר היציאה ממערכת השמש, תהיה בסדר גודל של ~ 1 קמ"ש. אותה פעולה לגבי אסטרואיד שהופרע על ידי יופיטר: הוא יכול להגיע למהירויות של כמה קמ"ש (אך פחות מ -10) ברגע שעזב את מערכת השמש, אך לא גדול יותר.

עבור 'אוומואואה? כאשר הוא עוזב את מערכת השמש, המהירות שלו תהיה 26 קמ"ש, מספר בלתי אפשרי למשהו שמקורו בשכונה המקומית שלנו.

כוכבי הלכת של מערכת השמש, יחד עם האסטרואידים בחגורת האסטרואידים, סובבים את כולם כמעט באותו מישור, ויוצרים מסלולים אליפטיים, כמעט עגולים. מעבר לנפטון, הדברים נעשים פחות אמינים. אבל לכל אובייקט שמקורו במערכת השמש צריך להיות במהירות מרבית שכן הוא יוצא ממערכת השמש שצריכה להיות הרבה מתחת למה שראינו עבור Oumuamua. (מכון מדעי החלל לטלסקופ, מחלקת גרפיקה.)

במילים אחרות, עליו להיות בעל מקור חוץ-סולארי. אובייקט זה היה צריך לבוא מהחלל הבין-כוכבי: ממערכת כוכבים אחרת שככל הנראה פלטה אותו לפני זמן רב שלא ניכר. על פי מיטב המודלים התיאורטיים שלנו, אמורים להיות מיליארדים רבים של חפצים אלה, לפחות, לכל כוכב גלקסיה משלנו. סביר להפליא שרבים מהאובייקטים הללו עוברים דרך מערכת השמש שלנו על בסיס שנתי, אך מעולם לא גילינו אותם לפני כן.

עד 'Oumuamua.

אנימציה המציגה את דרכו של המתלמיד הבין-כוכבי הידוע כיום בשם 'אוקומואה'. השילוב של מהירות, זווית, מסלול ותכונות פיזיות מסתכמים במסקנה שזה מעבר למערכת השמש שלנו. (נאס

כשהוא הגיע דרך מערכת השמש, הוא עבר פנים אל מסלולו של מרקורי: קרוב מאוד לשמש. מכיוון שהטלסקופים שלנו לעיתים רחוקות סורקים קרוב מאוד לשמש, לא גילינו אותו בפועל עד שהוא עבר לצד השני של מסלול כדור הארץ, כשהוא כבר היה בדרך ממערכת השמש. מצאנו אותו כשהוא היה כמעט בנקודה הקרובה ביותר לעולמנו, במרחק של 23 מיליון ק"מ בלבד: בערך פי 60 ממרחק כדור הארץ-ירח.

הוא התקדם במהירות מדהימה בגישה הקרובה ביותר, והגיע למהירות מקסימאלית של 88 קמ"ש: בערך פי שלושה מהמהירות בה כדור הארץ מקיף את השמש. ובכל זאת, על כל זה, היה לנו מזל מאוד לשלוף אותו מהנתונים. לאחר שהיו לנו אינדיקציות ראשוניות לקיומה, אולם - שהתקבלו מסקר Pan-STARRS - הייתה לנו ההזדמנות לעקוב אחר התצפיות הללו עם שלל טלסקופים גדולים וחזקים.

מצפה הכוכבים Pan-STARRS1 בראש חליקלה מאווי עם השקיעה. על ידי סריקת השמים הגלויים לעומק רדוד אך לעתים קרובות, Pan-STARRS יכול למצוא באופן אוטומטי כל אובייקט נע בתוך מערכת השמש שלנו מעל בהירות לכאורה ספציפית. הגילוי של Oumuamua נעשה בדיוק באותה דרך, על ידי מעקב אחר תנועתו ביחס לרקע של כוכבים קבועים. (ROB RATKOWSKI)

צבעו אדום יותר מכמעט כל דבר אחר שידוע לנו עליו: הדומים ביותר לאסטרואידים הטרויאניים שאנו רואים המקיפים את צדק. יש לו צבע שונה מהעולמות הקפואים האמיתיים שאנו מכירים, כולל הקנטאורים, השביטים וחפצי חגורת קויפר שאנו מוצאים במערכת השמש שלנו. אבל זה היה גם משעמם להפליא במובן מסוים, ולא הציג שום תכונות מולקולריות, ספיגה או פליטה.

היה חשוך, הוא היה אדום ובאמצעות שילוב של מידע זה עם מדידות הבהירות והמרחק שביצענו, אסטרונומים יכלו לקבוע את גודלו. הוא היה קטן יותר מאשר כמעט כל חפץ שאנחנו מכירים, בגודל של כמעט 100 מטר. התצפיות מצביעות על כך שבוודאי לא היה כמעט אבק: לכל היותר היה בערך של כפית אבק בגודל מיקרון (0.000001 מטר) שנפלט משטחו. 'Oumuamua, לא משנה מה מקורו, בהחלט לא היה דמוי שביט בכלל.

בזמן שהם מקיפים את השמש, שביטים ואסטרואידים יכולים להתפרק מעט, כאשר פסולת בין הנתחים לאורך מסלול המסלול נמתחת עם הזמן, וגורמת לממטרי המטאור שאנו רואים כאשר כדור הארץ עובר בזרם הפסולת ההוא. אחת הפאזלים הגדולים של 'אוומואואה' היא הסיבה לכך שכאשר צולמה אותה שפיצר (שצילמה את התמונה המוצגת כאן) לא הורגשה שום פסולת מכל סוג: היא הייתה לגמרי נקודתית. (נאס

במהלך חודש אוקטובר 2017 צפתה סדרת טלסקופים בהירותה וכיצד היא השתנתה עם הזמן. לאורך טווח זמן של כ -3.6 שעות, בהירותו השתנתה באופן תקופתי בפקטור של 15: מספר לא גדול עד כה עבור שביט או אסטרואיד. ההסבר היחיד הוא ש- Oumuamua חייב להיות אובייקט מוארך וסובב במיוחד. ללא אבק, גזים או מנגנון כלשהו של הטשטשת האור ממנו, פשוט צריך להיות הבדל בגודל כלשהו התלוי בכיוון שלו. כאשר אנו רואים את הכיוון "הארוך" של אוומואואה, אנו רואים אותו בהיר ביותר; כאשר אנו רואים את הכיוון "הקצר" שלה, אנו רואים אותו במלואו.

עקומת האור של Oumuamua, מימין, ואת הצורה וההתמצאות הנסקרת, המתגלגלת מהעקומה עצמה. (NAGUALDESIGN / WIKIMEDIA COMMUNS)

אבל אז הדברים נהיו מוזרים. כשעברנו את דרכו של אוומואואה, גילינו שהמסלול רגיל, היפרבולי לחלוטין, לא ממש מתאים. הייתה תאוצה נוספת, כאילו משהו דוחף אותה, בנוסף להשפעת הכובד. בעוד שחלק מהצדדים הבולטים הציגו הסברים פרועים במיוחד כמו חייזרים, זה לא מה שהצביעו על הנתונים.

איננו צריכים לפנות להסברים פנטסטיים מתי יתקיים השגרה. רק בגלל שלא הייתה בו תרדמת - התכונה הנפוצה ביותר בעולמות קרח-סלע שמתחממים - לא אומרת שלא יכולה להיות איזושהי סוג של גזים. בגודל הקטן והמרחק הגדול של אוומואומה, יכולנו להסיק שאין סביבו הילה של גז, אבל לא נוכל לאתר מטוס פליטה בודד ומפוזר.

שביט 67P / CG כפי שצולם על ידי רוזטה. 'Oumuamua שונה מאוד בצורתו, בגודלו ובהרכב השטח שלו משביט זה, אך מטוס מגזים דומה לזה, אם לא במרכז ולא מחוץ לציר, יכול להסביר את תנועתו האנומלית אחרת. (ESA / ROSETTA / NAVCAM)

כיצד נוכל להפגיש את כל המידע הזה כדי להבין את זה בצורה עקבית?

זה אפשרי, אך דורש שילוב של גורמים שמעולם לא ראינו בעבר. באופן מיוחד:

  • מטוס מגזים, כמו שראינו שמקורו בפנים של שביט 67P / Churyumov – Gerasimenko,
  • אין תרדמת, ומכאן משטח נטול ברזל של יקים נדיפים,
  • מקורו מעבר למערכת השמש,
  • וגוף שלא מסתובב סתם, אלא מתנפץ באופן כאוטי כשהוא עובר דרך מערכת השמש.

זה אפשרי רק אם יש מטוס שמגיח מאומואמואה, והמטוס נמצא מחוץ למרכז ולא מחוץ לציר מהמתקשר הסובב, המתנודד הזה.

אסטרואידים מכילים כמויות מסוימות של תרכובות נדיפות, ולעיתים קרובות יכולים לפתח זנבות כאשר הם מתקרבים ליד השמש. אף כי לאומואמואה אין זנב או תרדמת, סביר להניח שיש הסבר אסטרופיזי להתנהגותה הקשורה לגזים, ואין לה שום קשר לחייזרים. (ESA–SCIENCEOFFICE.ORG)

המסקנה המדהימה אינה רק ש- Oumuamua הגיע מחוץ למערכת השמש שלנו, אלא שזה היה נדיר ונפוץ גם יחד. עבור אובייקט אינדיבידואלי, כמו 'Oumuamua, סביר להניח שהוא לעולם לא יתקרב למערכת סולארית אחרת. רק פעם במאה טריליון שנים - פי 10,000 מהגיל הנוכחי של היקום - הוא יעבור קרוב כל כך לכוכב. כפי שניסח זאת המדען גרגורי לאולין, "זה היה הזמן של חייו של אוומואמה."

אבל עבור מערכת השמש שלנו, בגלל המספר העצום של חפצים כאלה שעפים בגלקסיה, אנו חווים כנראה מפגש קרוב כמו זה מספר פעמים בשנה. שנת 2017 סימנה את הפעם הראשונה שראינו חפץ כזה, אך סביר להניח שהשגנו מיליארדים מהם במהלך חיי מערכת השמש שלנו. חלקם, אם הטבע היה טוב לב, אולי אפילו התנגשו בכדור הארץ.

עשויים להיות עצמים כמו ~ 10²⁵ כמו זה שעפים בגלקסיה שלנו. מדי פעם נתמזל מזלנו ונתקל באחד מהם. בפעם הראשונה ראינו למעשה אחד כזה לעצמנו.

Starts With A Bang נמצא כעת בפורבס, והופץ מחדש בבינוני בזכות תומכי הפטרון שלנו. איתן כתב שני ספרים, מעבר לגלקסיה, וטרקנולוגיה: המדע של מסע בין כוכבים מטריקוורסנס ועד וורפ דרייב.