艺术家绘制的星际小行星奥陌陌（`Oumuamua）的想象图。供图：The European Southern Observatory
天文学家为下一个奥陌陌做好准备了吗？
下一个接近我们的造访者可能已经来了。我们将介绍科学家是怎样为此准备的
去年秋天，一个来自太阳系外的不速之客穿过太阳系，虽然暗淡，但让人印象深刻。这个被叫做奥陌陌的天体从未知的地方向太阳冲去，人们看着它从地球旁边呼啸而过，又返回了星际空间。这虽然短暂，但给了天文学家第一次研究来自其他恒星系天体的机会。
奥陌陌的造访是一个偶然事件，它非常奇怪：它可能由岩石或金属构成，颜色偏红，不像彗星有气态的被拉得很长的形状。由于奥陌陌存在较小的可能是人造探测器，突破聆听（Breakthrough Listen）计划的科学家和搜寻地外文明协会（SETI Institute）也检测过它是否有发射无线电波。（它没有发射电波。）不久后，这个高速运行的天体就超出了我们最好的望远镜的观测能力。
与奥陌陌的相遇虽然短暂，但它开启了天文学一个全新的领域：以星际天体为对象的研究——这在以前只存在于理论学家的梦想之中。奥陌陌的造访迫使行星科学家和天文学家用新的眼光重新审视太阳系，同时为下一个造访者的到来做出预报。
在马德里康普顿斯大学（Complutense University of Madrid）的Carlos de la Fuente Marcos和他的同事们看来，奥陌陌的穿行产生了一个重要问题。它的轨迹是一条双曲线，即一条从太阳系向无穷远弯曲的曲线，而不是像椭圆一样的闭合曲线。除星际造访者外，太阳系内彗星和小行星的轨道也可能因太阳或行星引力的作用而变成抛物线，进而逃离太阳系。天文学家排除了奥陌陌来自太阳系的可能性，因为它飞得太快，和太阳系内的行星很不一致，只可能来自于星际空间。不过，Marcos想知道，天文学家过去观测到的轨道为双曲线的所有天体中是否可能包含有其他类似奥陌陌的天体。
在2月6日《皇家天文学会月刊》上发表的一封信中，Marcos和他的合作者们研究了339个已知的双曲线轨道天体，用计算机模型把它们的轨道倒推回100000年前。根据闯入速度最快的天体，他们发现了双子座附近方向上的一个星团，并认为，这些天体可能是70000年前肖尔茨星（Scholz’s star）接近太阳时从外太阳系飞进来的。但是Marcos的团队还识别出八个闯入速度异常的天体也可能是星际闯入者，其中就包括2013年备受关注的艾森彗星（Comet ISON）。
然而，就像奥陌陌一样，这些疑似者都是闯入内太阳系之后又飞出去了，很快就超出了望远镜的观测范围——并且没有人把它们当潜在的星际天体来研究。Marcos说：“我们工作中的疑似者都属于过去，将来它们可能不会再被观测到了。”
人们希望从过去的天文研究中得到启发，以进一步考察这些疑似者的轨道或发现更多的疑似者。为这个太阳系首个星际造访者写过多篇论文的耶鲁大学天体物理学家Greg Laughlin说：“这正是奥陌陌开启的一系列研究和讨论，它有很高的科学价值，让人兴奋。”
另一方面，哈佛-史密森天体物理中心的天文学家Manasvi Lingam和Avi Loeb在最近的一项研究中发现，奥陌陌的造访不仅意味着有其他星际天体穿过太阳系，还意味着有数千个星际天体已经留在太阳系了。来自银河系、闯入太阳系的那些天体中，有一些应该是因太阳和木星的引力而减速或被捕获的。Lingam和Loeb说，这种效应使太阳系变成了一种捕捉宇宙深处天体的“渔网”，过去某个时间点地球被来自其他恒星的天体撞击的概率可能也相应提高了，而生命可能因这种撞击而产生和进化。此外，其他恒星也可能是渔网——他们的计算表明，与我们相邻的双星系统南门二（半人马座α）甚至可以捕获一个来自宇宙的完整的岩质行星，也许能让像地球一样承载着生命的行星在恒星间穿行。
但在这些估算背后还隐藏着一个更加根本的问题：有多少奥陌陌存在？去年秋天以前，天文学家对星际小行星和彗星总量的估计是悲观的。这些估计认为，哪怕只观测到一个都需要用到大口径全天巡视望远镜（LSST），这台拥有全景视野的望远镜预计将于21世纪20年代早期开始巡天。但不那么灵敏的泛星计划（Pan-STARRS）对奥陌陌的观测表明，这种天体可能很常见。最新估计表明，与地球绕太阳轨道相应的球形空间内每时每刻都含有一颗这样的星际天体。
夏威夷双子座天文台天文学家、LSST太阳系科学合作组织联合主席Meg Schwamb说，这一数量的增加有很大的影响。按先前的估计，LSST可能花10年才能找到一个星际天体。而按现在的估计，每年都能发现一个或更多，每次发现都会给天文学家打开一个转瞬即逝的窗口，他们会争抢望远镜资源来对每个特殊的造访者展开后续研究。Schwamb说：“这就是我日思夜想的问题，我们该怎么做呢？”
她说，当奥陌陌出现时，推特和其他社交网站上的实时通信将全球的天文学家聚在一起，使他们迅速得到互补的数据集。但也可能存在另一种更近密的方式来研究未来的奥陌陌。在一份正在进行同行评议的论文草稿中，Laughlin和耶鲁大学博士生Darryl Seligman探讨了另一种可能：用探测器撞击下一个造访者。
Laughlin说：“它总能很好地融入其中。”2005年，美国宇航局（NASA）|“深度撞击”号探测器的一部分就撞入坦普尔1号彗星（Comet Tempel 1），使彗星内部的一些物质溅到天文学家可以研究的碎片云中。如今，NASA的OSIRIS-Rex探测器正在前往小行星“贝努”（Bennu），将来会取样带回地球。而SpaceX公司最近发射的“重型猎鹰”火箭也证明了火箭技术的蓬勃发展。如果泛星计划或LSST能发现一个闯入者，同时像“深度撞击”号一样的探测器已准备就绪等待发射，那么类似的情况是可能实现的。
这一方法的诀窍是尽早捕获它。例如，天文学家在10月21日发现奥陌陌，那么从地球发射拦截探测器最适合的时间是7月初。尽管很难，但这种探测器将给科学家一个独特的机会，Laughlin说：“在本地就能挖掘另一个行星系统的东西真是一件非常酷的事。”
Schwamb说，奥陌陌带来的、现在正在向各个研究领域扩展的重要变化是，它使星际天体从理论变成了单一可靠的数据点。下一步就是从一个数据变成多个。她说：“我们相信我们会找到另一个，让我们做好准备吧。”
翻译：王泽宇
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