Mezihvězdný objekt -Interstellar object

Kometa Hyakutake (C/1996 B2) by mohla být bývalým mezihvězdným objektem zachyceným Sluneční soustavou. Fotografováno při jeho největším přiblížení k Zemi dne 25. března 1996. Pruhy v pozadí jsou hvězdy.
Cesta hyperbolického, extrasolárního objektu ʻOumuamua , prvního potvrzeného mezihvězdného objektu, objeveného v roce 2017

Mezihvězdný objekt je astronomický objekt (jako je asteroid , kometa nebo darebná planeta , ale ne hvězda ) v mezihvězdném prostoru , který není gravitačně vázán na hvězdu. Tento termín lze také použít pro objekt, který je na mezihvězdné trajektorii, ale dočasně prochází blízko hvězdy, jako jsou určité asteroidy a komety (včetně exokomet ). V druhém případě může být objekt nazýván mezihvězdným vetřelcem .

První objevené mezihvězdné objekty byly darebné planety , planety vyvržené ze svého původního hvězdného systému (např . OTS 44 nebo Cha 110913−773444 ), i když je obtížné je odlišit od subhnědých trpaslíků , objektů o hmotnosti planet, které vznikly v mezihvězdném prostoru jako hvězdy ano.

První mezihvězdný objekt, který byl objeven při cestování naší Sluneční soustavou , byl 1I/ʻOumuamua v roce 2017. Druhým byl 2I/Borisov v roce 2019. Oba mají významnou hyperbolickou nadměrnou rychlost , což naznačuje, že nepocházejí ze Sluneční soustavy. Dříve, v roce 2014, dopadl na Zemi mezihvězdný objekt, jak potvrdilo americké vesmírné velitelství v roce 2022 na základě rychlosti objektu.

Nomenklatura

S prvním objevem mezihvězdného objektu ve Sluneční soustavě navrhla IAU novou řadu označení pro malá tělesa pro mezihvězdné objekty, čísla I, podobná systému číslování komet. Centrum Minor Planet přiřadí čísla. Prozatímní označení pro mezihvězdné objekty budou zpracovány pomocí předpony C/ nebo A/ (kometa nebo asteroid), podle potřeby.

Přehled

Sluneční vrchol , směr pohybu Slunce v místním standardu klidu , je směrem k bodu mezi Herkulesem a Lyrou . RA 18h28m a 30°s. š. (Epocha J2000.0 )

Astronomové odhadují, že několik mezihvězdných objektů extrasolárního původu (jako ʻOumuamua) projde každý rok oběžnou dráhou Země a že 10 000 prolétne uvnitř oběžné dráhy Neptunu v kterýkoli daný den.

Mezihvězdné komety občas procházejí vnitřní Sluneční soustavou a přibližují se náhodnými rychlostmi, většinou ze směru souhvězdí Herkula , protože Sluneční soustava se pohybuje tímto směrem, který se nazývá sluneční vrchol . Až do objevu 'Oumuamua byl fakt, že nebyla pozorována žádná kometa s rychlostí větší než úniková rychlost Slunce , používán k určení horních hranic jejich hustoty v mezihvězdném prostoru. Torbettův článek ukázal, že hustota není větší než 10 13 (10 bilionů ) komet na krychlový parsek . Jiné analýzy dat z LINEAR stanovily horní hranici na 4,5 × 10 −4 / AU 3 nebo 10 12 (1 bilion) komet na kubický parsek . Novější odhad Davida C. Jewitta a kolegů po detekci 'Oumuamua předpovídá, že „Populace podobných mezihvězdných objektů v měřítku ~100 m uvnitř oběžné dráhy Neptunu je ~1 × 104 , každý s dobou zdržení ~10 let."

Současné modely tvorby Oortova oblaku předpovídají, že do mezihvězdného prostoru je vyvrženo více komet, než je zadrženo v Oortově oblaku, přičemž odhady se pohybují od 3 do 100krát tolik. Jiné simulace naznačují, že 90–99 % komet je vyvrženo. Není důvod se domnívat, že komety vzniklé v jiných hvězdných systémech by nebyly podobně rozptýleny. Amir Siraj a Avi Loeb prokázali, že Oortův oblak mohl vzniknout z vyvržených planetesimál z jiných hvězd v hvězdokupě zrození Slunce.

Je možné, že objekty obíhající kolem hvězdy budou vyvrženy v důsledku interakce s třetím hmotným tělesem, čímž se stanou mezihvězdnými objekty. Takový proces byl zahájen na počátku 80. let, kdy C/1980 E1 , původně gravitačně vázaný ke Slunci, prošel blízko Jupiteru a byl dostatečně urychlen, aby dosáhl únikové rychlosti ze Sluneční soustavy. Tím se jeho dráha změnila z eliptické na hyperbolickou a stal se v té době nejexcentričtějším známým objektem s excentricitou 1,057. Míří do mezihvězdného prostoru.

Kvůli současným obtížím při pozorování lze mezihvězdný objekt obvykle detekovat pouze tehdy, pokud prochází Sluneční soustavou , kde jej lze odlišit silně hyperbolickou trajektorií a hyperbolickou nadměrnou rychlostí více než několik km/s, což dokazuje, že není gravitačně vázána na Slunce. Naproti tomu gravitačně vázané objekty sledují eliptické dráhy kolem Slunce. (Existuje několik objektů , jejichž oběžné dráhy jsou tak blízko parabolické, že jejich gravitačně vázaný stav není jasný.)

Mezihvězdná kometa může být pravděpodobně ve vzácných případech zachycena na heliocentrickou dráhu při průchodu Sluneční soustavou . Počítačové simulace ukazují, že Jupiter je jediná planeta dostatečně hmotná na to, aby ji zachytila, a že k tomu může dojít jednou za šedesát milionů let. Komety Machholz 1 a Hyakutake C/1996 B2 jsou možnými příklady takových komet. Mají atypické chemické složení pro komety ve sluneční soustavě.

Amir Siraj a Avi Loeb navrhli hledání objektů podobných ʻOumuamua, které jsou uvězněny ve Sluneční soustavě v důsledku ztráty orbitální energie v důsledku blízkého setkání s Jupiterem. Identifikovali kandidáty na kentaury , jako jsou 2017 SV 13 a 2018 TL 6 , jako zachycené mezihvězdné objekty, které by mohly navštívit specializované mise. Autoři poukázali na to, že budoucí průzkumy oblohy, jako je observatoř Vera C. Rubin , by měly najít mnoho kandidátů.

Nedávný výzkum naznačuje, že asteroid 514107 Kaʻepaokaʻawela může být bývalým mezihvězdným objektem zachyceným asi před 4,5 miliardami let, jak dokazuje jeho koorbitální pohyb s Jupiterem a jeho retrográdní dráha kolem Slunce. Kometa C/2018 V1 (Machholz-Fujikawa-Iwamoto) má navíc významnou pravděpodobnost (72,6 %), že bude mít extrasolární původ, ačkoli nelze vyloučit původ v Oortově oblaku. Astronomové z Harvardu naznačují, že hmota – a potenciálně spící spóry – se mohou vyměňovat na obrovské vzdálenosti. Detekce ʻOumuamua procházejícího vnitřní sluneční soustavou potvrzuje možnost materiálního spojení s exoplanetárními systémy.

Mezihvězdní návštěvníci ve Sluneční soustavě pokrývají celou škálu velikostí – od kilometrových objektů až po submikronové částice. Také mezihvězdný prach a meteoroidy s sebou nesou cenné informace ze svých mateřských systémů. Detekce těchto objektů podél kontinua velikostí však není evidentní.

Mezihvězdní návštěvníci ve Sluneční soustavě pokrývají celou škálu velikostí – od kilometrových objektů až po submikronové částice. Také mezihvězdný prach a meteoroidy s sebou nesou cenné informace ze svých mateřských systémů. Detekce těchto objektů podél kontinua velikostí však není evidentní (viz obrázek). Nejmenší částice mezihvězdného prachu jsou ze sluneční soustavy odfiltrovány elektromagnetickými silami, zatímco ty největší jsou příliš řídké na to, aby bylo možné získat dobré statistiky z detektorů kosmických lodí in situ. Diskriminace mezi mezihvězdnými a meziplanetárními populacemi může být výzvou pro střední velikosti (0,1–1 mikrometr). Ty se mohou značně lišit v rychlosti a směrovosti. Identifikace mezihvězdných meteoroidů, pozorovaných v zemské atmosféře jako meteory, je velmi náročná a vyžaduje vysokou přesnost měření a vhodná zkoumání chyb. Jinak mohou chyby měření přenést téměř parabolické dráhy přes parabolický limit a vytvořit umělou populaci hyperbolických částic, často interpretovaných jako mezihvězdného původu. Velcí mezihvězdní návštěvníci, jako jsou asteroidy a komety, byli ve sluneční soustavě poprvé detekováni v roce 2017 (1I/'Oumuamua) a 2019 (2I/Borisov) a očekává se, že budou častěji detekováni novými dalekohledy, např. observatoří Vera Rubin. Amir Siraj a Avi Loeb předpověděli, že observatoř Vera C. Rubin bude schopna detekovat anizotropii v distribuci mezihvězdných objektů způsobenou pohybem Slunce vzhledem k místnímu standardu klidu a identifikovat charakteristickou rychlost vyvržení mezihvězdných objektů z jejich mateřské hvězdy.

Potvrzené objekty

2014 mezihvězdný meteor

CNEOS 2014-01-08 (aka Interstellar meteor 1; IM1), meteor o hmotnosti 0,46 tuny a šířce 0,45 m (1,5 ft), shořel v zemské atmosféře 8. ledna 2014. Předtisk z roku 2019 to naznačoval meteor byl mezihvězdného původu. Měl heliocentrickou rychlost 60 km/s (37 mi/s) a asymptotickou rychlost 42,1 ± 5,5 km/s (26,2 ± 3,4 mi/s) a explodoval v 17:05:34 UTC poblíž Papuy-Nové Guineje . ve výšce 18,7 km (61 000 stop). Po odtajnění dat v dubnu 2022 potvrdilo US Space Command na základě informací shromážděných ze svých senzorů planetární obrany detekci mezihvězdného meteoru. Projekt Galileo plánuje expedici s cílem získat malé úlomky zjevně zvláštního meteoru.

2017 mezihvězdný meteor

CNEOS 2017-03-09 (aka Interstellar meteor 2; IM2), meteor o hmotnosti zhruba 6,3 tuny, shořel v zemské atmosféře 9. března 2017. Podobně jako IM1 má vysokou mechanickou pevnost.

1I/2017 U1 (ʻOumuamua)

První potvrzený mezihvězdný objekt, 'Oumuamua, opouštějící sluneční soustavu (umělecký koncept)

Špatný objekt byl objeven 19. října 2017 dalekohledem Pan-STARRS se zdánlivou magnitudou 20. Pozorování ukázala, že sleduje silně hyperbolickou trajektorii kolem Slunce rychlostí větší než je úniková rychlost ze Slunce. což znamená, že není gravitačně vázán na sluneční soustavu a pravděpodobně se jedná o mezihvězdný objekt. Původně byla pojmenována C/2017 U1, protože se předpokládalo, že jde o kometu, a poté, co nebyla 25. října nalezena žádná kometární aktivita, byla přejmenována na A/2017 U1. Poté, co byla potvrzena její mezihvězdná povaha, byla přejmenována na 1I/ʻOumuamua – „1“, protože se jedná o první takový objekt, který byl objeven, „já“ pro mezihvězdné a „'Oumuamua“ je havajské slovo, které znamená „posel z dálky, který přichází jako první“.

Nedostatek kometární aktivity z ʻOumuamua naznačuje původ z vnitřních oblastí jakékoli hvězdné soustavy, ze které pochází, a ztrácí všechny povrchové těkavé látky v rámci mrazové linie , podobně jako kamenné asteroidy, vyhaslé komety a damocloidy , které známe ze Sluneční soustavy. Toto je pouze návrh, protože ʻOumuamua mohl velmi dobře ztratit všechny povrchové těkavé látky po eóny vystavení kosmickému záření v mezihvězdném prostoru a vytvořit silnou vrstvu kůry poté, co byl vyloučen ze svého mateřského systému.

Přílet mezihvězdné rychlosti ( )
Objekt Rychlost
C/2012 S1 (ISON)
(slabě hyperbolická
kometa Oortova oblaku)
0,2 km/s
0,04 au/rok
Voyager 1
(pro srovnání)
16,9 km/s
3,57 au/rok
1I/2017 U1 (ʻOumuamua) 26,33 km/s
5,55 au/rok
2I/Borisov 32,1 km/s
6,77 au/rok
Bolide 8. ledna 2014
(v recenzním řízení )
43,8 km/s
9,24 au/rok

ʻOumuamua má excentricitu 1,199, což byla nejvyšší excentricita, jaká kdy byla pozorována u jakéhokoli objektu ve Sluneční soustavě s velkým náskokem před objevem komety 2I/Borisov v srpnu 2019.

V září 2018 astronomové popsali několik možných domácích hvězdných systémů, ze kterých mohla ʻOumuamua začít svou mezihvězdnou cestu.

2I/Borisov

Borisov, první potvrzená bludná kometa a druhý potvrzený mezihvězdný objekt, vyfotografovaný zde koncem roku 2019 vedle vzdálené galaxie

Objekt objevil 30. srpna 2019 v MARGO, Nauchnyy, Krym Gennadiy Borisov pomocí svého na zakázku postaveného 0,65metrového dalekohledu. 13. září 2019 Gran Telescopio Canarias získal viditelné spektrum 2I/Borisov s nízkým rozlišením , které odhalilo, že tento objekt má povrchové složení, které se příliš neliší od toho, které se vyskytuje u typických komet Oortova oblaku . Pracovní skupina IAU pro nomenklaturu malých těles si ponechala jméno Borisov, čímž kometa získala mezihvězdné označení 2I/Borisov. Dne 12. března 2020 astronomové ohlásili pozorovací důkaz „probíhající fragmentace jádra“ z komety 2I/Borisov .

Kandidáti

V roce 2007 Afanasiev a spol. oznámila pravděpodobnou detekci mnohacentimetrového mezigalaktického meteoru, který 28. července 2006 zasáhl atmosféru nad Speciální astrofyzikální observatoří Ruské akademie věd .

V listopadu 2018 harvardští astronomové Amir Siraj a Avi Loeb oznámili, že na základě vypočítaných orbitálních charakteristik by ve Sluneční soustavě měly být stovky mezihvězdných objektů velikosti 'Oumuamua a představili několik kandidátů na kentaury , jako jsou 2017 SV 13 a 2018 TL 6 . Všechny obíhají kolem Slunce, ale mohly být zachyceny v dávné minulosti.

Dne 8. ledna 2014 explodoval v atmosféře nad severní Papuou Novou Guineou bolid , který Loeb a Siraj identifikovali jako potenciálně mezihvězdný objekt pocházející z volné hyperbolické oběžné dráhy . Mimo Sluneční soustavu měla excentricitu 2,4, sklon 10° a rychlost 43,8 km/s. Díky tomu by byl výrazně rychlejší než ʻOumuamua , který byl mimo sluneční soustavu 26,3 km/s. Odhaduje se, že meteoroid měl průměr 0,9 metru. Jiní astronomové pochybují o mezihvězdném původu, protože použitý katalog meteoroidů neuvádí nejistoty ohledně příchozí rychlosti. Platnost jakéhokoli jednotlivého datového bodu (zejména pro menší meteoroidy) zůstává sporná.

Amir Siraj a Avi Loeb navrhli metody pro zvýšení rychlosti objevování mezihvězdných objektů, které zahrnují zákryty hvězd , optické podpisy z dopadů na Měsíc nebo do zemské atmosféry a rádiové erupce ze srážek s neutronovými hvězdami .

V dubnu 2022 astronomové oznámili možnost, že meteor, který dopadl na Zemi v roce 2014, mohl být mezihvězdným objektem kvůli jeho odhadované vysoké počáteční rychlosti.

V září 2022 astronomové Amir Siraj a Avi Loeb ohlásili objev kandidátského mezihvězdného meteoru, CNEOS 2017-03-09 (aka Interstellar meteor 2; IM2), který dopadl na Zemi v roce 2017 a je zvažován, částečně na základě vysokého materiálu . sílu meteoru, aby byl možným mezihvězdným objektem.

Hypotetické mise

Se současnou vesmírnou technologií jsou blízké návštěvy a orbitální mise náročné kvůli jejich vysoké rychlosti, i když ne nemožné.

Iniciativa pro mezihvězdná studia (i4is) zahájila v roce 2017 projekt Lyra s cílem posoudit proveditelnost mise do ʻOumuamua . Bylo navrženo několik možností, jak poslat kosmickou loď do ʻOumuamua v časovém rámci 5 až 25 let. Jednou z možností je nejprve použít prolet kolem Jupitera následovaný úzkým obletem Slunce na 3 poloměrech Slunce (2,1 × 10 6  km; 1,3 × 10 6  mi), aby bylo možné využít Oberthův efekt . Byly zkoumány různé doby trvání misí a jejich rychlostní požadavky s ohledem na datum startu, za předpokladu přímého impulzivního přesunu na trajektorii zásahu. ^^

Kosmická loď Comet Interceptor od ESA a JAXA , plánovaná ke startu v roce 2029, bude umístěna v bodě Slunce-Země L 2 , aby počkala na vhodnou dlouhoperiodickou kometu , která by mohla zachytit a proletět ke studiu. V případě, že během 3letého čekání nebude identifikována žádná vhodná kometa, mohla by kosmická loď dostat za úkol zachytit mezihvězdný objekt v krátké době, pokud je dosažitelný.

Viz také

Reference

externí odkazy