當前位置: 華文世界 > 科學

魯賓天文台揭示星際物體在我們的太陽系中呼嘯而過

2024-07-23科學

位藝術家的印象描繪了一個星際物體正在迅速接近我們的太陽系。這個物體很久以前就從它的母行星系統中彈出,在星際空間中旅行了數十億年,然後短暫地穿過了我們的宇宙鄰居。魯賓天文台將揭示許多以前不為人知的星際訪客。

薇拉·C·魯賓天文台(Vera C. Rubin Observatory)的【空間和時間遺產調查】(Legacy Survey of Space and Time)將揭示一批以前未被發現的星際彗星和小行星穿過我們的宇宙鄰居,從而徹底改變太陽系科學

在我們的 銀河 系中,存在著許多尚未被發現的星際物體:彗星和小行星,它們已經從它們的母星系統中被投擲。其中一些物體穿過我們的太陽系,帶來了關於行星系統如何形成和演化的寶貴資訊。目前,只有兩個這樣的星際訪客被發現:1I/ʻOumuamua和彗星2I/鮑裏索夫。魯賓即將出版的【空間與時間的遺產調查】將向我們展示更多內容。

魯賓天文台推進天文技術

我們已經利用現有的儀器和望遠鏡了解了很多關於太陽系中最大、最亮的物體的知識。然而,像妙思·班尼斯特(Michele Bannister)這樣的天文學家,紐西蘭坎特伯雷大學盧瑟福發現研究員,魯賓天文台/LSST太陽系科學合作組織的成員,希望更深入地尋找起源於遠遠超出我們自己的行星系統的小型微弱天體。這些星際物體 - 從它們的母星系統扔到恒星之間的空間 - 是如此微弱,以至於它們幾乎無法被探測到。但是,隨著即將到來的與智利Vera C. Rubin天文台進行的時空遺產調查(LSST),科學家們預計,隨著這些微弱的物體首次進入視野,將迎來一個爆炸性的發現期。

魯賓天文台由美國國家科學基金會(NSF)和美國能源部(DOE)共同資助。Rubin是NSF 的NOIRLab 的一個專案,該專案將與SLAC國家加速器實驗室一起營運Rubin。

了解我們的宇宙起源

我們太陽系的起源在於一個巨大的氣體和塵埃漩渦雲,這些氣體和塵埃坍塌形成新的恒星,其中之一就是我們的太陽。恒星吞噬了大部份宇宙成分,但在每顆恒星周圍,其余的都形成了行星的小塊 - 稱為小行星 - 大小從幾十米到幾公裏不等。其中一些合並成行星及其衛星和環,但數萬億顆剩余的小行星繼續圍繞它們的宿主恒星執行。

在對太陽系的觀測和電腦模擬的幫助下,科學家們推測,較大行星和經過附近恒星的重力通常會將大部份殘余小行星從它們的母星系發射到它們的星系中。它們在太空中旅行,不受任何恒星的束縛,現在被稱為星際物體。

這張照片不僅捕捉到了Vera C. Rubin天文台,還捕捉到了魯賓天文台上線後將觀測到的天體標本之一:銀河系。影像左側明亮的氣體和恒星光暈突出了銀河系的中心。穿過這個中心的黑暗路徑被稱為大裂谷,因為它給人的感覺是銀河系已經分裂成兩半,正好穿過它的中心並沿著它的徑向臂。

星際物體的信使角色

「行星系統是一個變化和成長的地方,是一個雕刻和重塑的地方,」班尼斯特說。「行星就像活躍的通訊員,因為它們可以將數萬億個微小的小行星轉移到銀河系空間。

如果行星是通訊員,那麽星際物體就是包含有關遙遠行星系統及其形成方式的寶貴資訊的電報。在很短的時間內,這些來自遠方的資訊中的一些就在我們的宇宙後院。「來自另一個太陽系的巖石是另一顆恒星如何形成小行星的直接探測器,」班尼斯特說,「所以讓它們真正來到我們身邊是相當巧妙的。

盡管天文學家認為存在許多星際物體,並且可能定期穿過我們的太陽系,但只有兩個被證實: 2017年的Oumuamua( 也稱為1I/2017 U1)和 2019年的彗星2I/Borisov 。這些被發現要歸功於很好的時機、大量的努力和一點運氣——這些小而微弱的星際旅行者只有在它們足夠近的時候才能看到,而且當我們的望遠鏡在正確的時間指向正確的位置時。

利用魯賓天文台加強探測

「我們計算出現在我們的太陽系中有很多這樣的小世界,」班尼斯特說。「我們只是還找不到它們,因為我們看到的還不夠微弱。

魯賓天文台將改變這一點。使用配備世界上最高分辨率數位相機的8.4米望遠鏡,魯賓將探測到比我們以前見過的更暗的星際物體。班尼斯特說:「就好像你突然從一艘小船上在岸邊美麗的淺灘上晃來晃去,到現在你飛越了廣闊的深海,你可以第一次看到所有的廣闊。

此外,魯賓的快速移動望遠鏡可以每隔幾個晚上掃描整個可見天空,捕捉星際物體在太陽系中快速旅行的延時檢視。

預測未來的發現

雖然我們稱「Omuamua」和2I/Borisov星際物體,但它們在我們可以測量的幾乎所有方面都有所不同。第三個或第二十個星際物體會是什麽樣子?魯賓天文台計劃於2025年開始的為期10年的LSST計劃於2025年,在這一年的第一年內,科學家們希望得到一個好主意。「我們將從對兩個單獨物體的研究轉向至少幾十個物體的群體研究,」班尼斯特說。由於星際物體可能來自銀河系的恒星,這種增加將使科學家能夠直接研究行星系統是如何在我們銀河系歷史上的遙遠恒星中形成的 - 包括不再存在的古老恒星。

目前,科學家們只能粗略地預測魯賓將揭示多少星際物體。班尼斯特開玩笑地把賭註押在21上,但她說我們真的還不知道。無論結果如何,魯賓都準備徹底改變太陽系研究——以及天文學和天體物理學的許多其他領域。「這將是魯賓提供的禮物之一,」她說,「太陽系的新歷史和對我們來自哪裏的更深入的了解。