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鲁宾天文台揭示星际物体在我们的太阳系中呼啸而过

2024-07-23科学

位艺术家的印象描绘了一个星际物体正在迅速接近我们的太阳系。这个物体很久以前就从它的母行星系统中弹出,在星际空间中旅行了数十亿年,然后短暂地穿过了我们的宇宙邻居。鲁宾天文台将揭示许多以前不为人知的星际访客。

薇拉·C·鲁宾天文台(Vera C. Rubin Observatory)的【空间和时间遗产调查】(Legacy Survey of Space and Time)将揭示一批以前未被发现的星际彗星和小行星穿过我们的宇宙邻居,从而彻底改变太阳系科学

在我们的 银河 系中,存在着许多尚未被发现的星际物体:彗星和小行星,它们已经从它们的母星系统中被抛出。其中一些物体穿过我们的太阳系,带来了关于行星系统如何形成和演化的宝贵信息。目前,只有两个这样的星际访客被发现:1I/ʻOumuamua和彗星2I/鲍里索夫。鲁宾即将出版的【空间与时间的遗产调查】将向我们展示更多内容。

鲁宾天文台推进天文技术

我们已经利用现有的仪器和望远镜了解了很多关于太阳系中最大、最亮的物体的知识。然而,像米歇尔·班尼斯特(Michele Bannister)这样的天文学家,新西兰坎特伯雷大学卢瑟福发现研究员,鲁宾天文台/LSST太阳系科学合作组织的成员,希望更深入地寻找起源于远远超出我们自己的行星系统的小型微弱天体。这些星际物体 - 从它们的母星系统扔到恒星之间的空间 - 是如此微弱,以至于它们几乎无法被探测到。但是,随着即将到来的与智利Vera C. Rubin天文台进行的时空遗产调查(LSST),科学家们预计,随着这些微弱的物体首次进入视野,将迎来一个爆炸性的发现期。

鲁宾天文台由美国国家科学基金会(NSF)和美国能源部(DOE)共同资助。Rubin是NSF 的NOIRLab 的一个项目,该项目将与SLAC国家加速器实验室一起运营Rubin。

了解我们的宇宙起源

我们太阳系的起源在于一个巨大的气体和尘埃漩涡云,这些气体和尘埃坍塌形成新的恒星,其中之一就是我们的太阳。恒星吞噬了大部分宇宙成分,但在每颗恒星周围,其余的都形成了行星的小块 - 称为小行星 - 大小从几十米到几公里不等。其中一些合并成行星及其卫星和环,但数万亿颗剩余的小行星继续围绕它们的宿主恒星运行。

在对太阳系的观测和计算机模拟的帮助下,科学家们推测,较大行星和经过附近恒星的引力通常会将大部分残余小行星从它们的母星系发射到它们的星系中。它们在太空中旅行,不受任何恒星的束缚,现在被称为星际物体。

这张照片不仅捕捉到了Vera C. Rubin天文台,还捕捉到了鲁宾天文台上线后将观测到的天体标本之一:银河系。图像左侧明亮的气体和恒星光晕突出了银河系的中心。穿过这个中心的黑暗路径被称为大裂谷,因为它给人的感觉是银河系已经分裂成两半,正好穿过它的中心并沿着它的径向臂。

星际物体的信使角色

「行星系统是一个变化和成长的地方,是一个雕刻和重塑的地方,」班尼斯特说。「行星就像活跃的通讯员,因为它们可以将数万亿个微小的小行星转移到银河系空间。

如果行星是通讯员,那么星际物体就是包含有关遥远行星系统及其形成方式的宝贵信息的电报。在很短的时间内,这些来自远方的信息中的一些就在我们的宇宙后院。「来自另一个太阳系的岩石是另一颗恒星如何形成小行星的直接探测器,」班尼斯特说,「所以让它们真正来到我们身边是相当巧妙的。

尽管天文学家认为存在许多星际物体,并且可能定期穿过我们的太阳系,但只有两个被证实: 2017年的Oumuamua( 也称为1I/2017 U1)和 2019年的彗星2I/Borisov 。这些被发现要归功于很好的时机、大量的努力和一点运气——这些小而微弱的星际旅行者只有在它们足够近的时候才能看到,而且当我们的望远镜在正确的时间指向正确的位置时。

利用鲁宾天文台加强探测

「我们计算出现在我们的太阳系中有很多这样的小世界,」班尼斯特说。「我们只是还找不到它们,因为我们看到的还不够微弱。

鲁宾天文台将改变这一点。使用配备世界上最高分辨率数码相机的8.4米望远镜,鲁宾将探测到比我们以前见过的更暗的星际物体。班尼斯特说:「就好像你突然从一艘小船上在岸边美丽的浅滩上晃来晃去,到现在你飞越了广阔的深海,你可以第一次看到所有的广阔。

此外,鲁宾的快速移动望远镜可以每隔几个晚上扫描整个可见天空,捕捉星际物体在太阳系中快速旅行的延时视图。

预测未来的发现

虽然我们称「Omuamua」和2I/Borisov星际物体,但它们在我们可以测量的几乎所有方面都有所不同。第三个或第二十个星际物体会是什么样子?鲁宾天文台计划于2025年开始的为期10年的LSST计划于2025年,在这一年的第一年内,科学家们希望得到一个好主意。「我们将从对两个单独物体的研究转向至少几十个物体的群体研究,」班尼斯特说。由于星际物体可能来自银河系的恒星,这种增加将使科学家能够直接研究行星系统是如何在我们银河系历史上的遥远恒星中形成的 - 包括不再存在的古老恒星。

目前,科学家们只能粗略地预测鲁宾将揭示多少星际物体。班尼斯特开玩笑地把赌注押在21上,但她说我们真的还不知道。无论结果如何,鲁宾都准备彻底改变太阳系研究——以及天文学和天体物理学的许多其他领域。「这将是鲁宾提供的礼物之一,」她说,「太阳系的新历史和对我们来自哪里的更深入的了解。