Kredit: European Southern Observatory/M. Kornmesser/ NASA
Än så länge, vi känner bara till två interstellära objekt (ISO) för att besöka vårt solsystem. De är 'Oumuamua och 2I/Borisov. Det finns en tredje möjlig ISO som heter CNEOS 2014-01-08, och forskning tyder på att det borde finnas många fler.
Men ett nytt forskningsbrev visar att erosion av kosmisk strålning begränsar livslängden för isiga ISO:er, och även om det kan finnas många fler av dem, de håller helt enkelt inte så länge som man trodde. Om det är sant, sedan "Oumuamua var förmodligen betydligt större när den började sin resa, var det än var.
Titeln på forskningsbrevet är "Erosion av isiga interstellära objekt genom kosmiska strålar och konsekvenser för 'Oumuamua." Den är tillgänglig på preprint-webbplatsen arxiv.org och har ännu inte granskats av experter. Huvudförfattare är Vo Hong Minh Phan från Aachen University i Tyskland.
Teamet av forskare tittade på fyra typer av isar:kväve (N 2 ), kolmonoxid (CO), koldioxid (CO 2 ), och metan (CH 4 ). Sedan övervägde de de kosmiska strålarna i det interstellära mediet (ISM) och deras erosionseffekt på isarna. De övervägde också den erosion som kollisioner mellan isiga ISO:er och omgivande gas i ISM skulle ha på ISO:erna.
Forskningen tar hänsyn till många variabler. CR-flödet kan variera kraftigt, och erosionstiden för en given isig ISO kan variera beroende på den kosmiska strålens styrka. Detsamma gäller för möten med gas i ISM. Och de olika typerna av isar eroderar också i olika takt.
Denna figur från studien visar erosionstiden för olika typer av isar. Tiden i år anges på den vertikala axeln och objektets radie i meter är på den horisontella. Den svarta horisontella linjen är 'Oumuamuas föreslagna restid på 0,5 Gyr. Kredit:Phan et al 2021
Det finns mycket vi inte vet om 'Oumuamua. Faktiskt, vi vet nästan ingenting om det. Vi vet inte vad den är gjord av, vi har bara intervalluppskattningar för dess storlek, och vi vet inte riktigt var det kom ifrån. Det finns få bevis för att bevisa mycket om det.
Men ändå, det finns några spännande möjligheter.
Tidigare forskning antydde att 'Oumuamua kunde vara ett N 2 isfragment från en kropp som liknar Pluto i ett annat solsystem. Det scenariot har 'Oumuamua härstammande från någonstans i Perseus-armen för cirka 0,5 Gyr sedan. I det scenariot skulle Oumuamuas ursprungliga storlek ha varit mellan 10–50 km (6–31 mi). Den faktiska storleken inom det området skulle i första hand bestämmas av den kosmiska strålstyrkan den utsattes för.
Forskarna såg på det på ett annat sätt, för. Om bildningsmekanismerna för olika ISO:er talar om för oss objektets initiala radie, sedan kan de sätta avståndsgränser för dess ursprung baserat på objektets hastighet. Ju högre en ISO-hastighet, desto större erosionseffekt från kollisioner med gas inne i ISM. Och å andra sidan, ju långsammare en ISO rör sig, ju mer tid den tillbringar exponerad för kosmiska strålar, vilket innebär att det borde urholkas snabbare.
Den här grafiken från forskningsbrevet visar ett objekts hastighet på horisontalplanet och ett maximalt avstånd till födelseplatsen på vertikalen för två olika kosmiska strålstyrkor. Hela grafiken hänvisar till ett objekt med en radie på 10 km. Den gröna vertikala linjen markerar en föremålshastighet på 10 km/s, vilket är jämförbart med hastigheten för 'Oumuamua. Kredit:Phan et al 2021
Den här typen av forskning är i början. Författarna påpekar att vi behöver veta mer om den varierande styrkan hos kosmiska strålar i Vintergatan för att göra fler framsteg. "Det är också tydligt från det här exemplet att en mer detaljerad studie av den rumsliga profilen för galaktiska CR:er kan bidra till att kasta ljus över ursprunget för ISO:er som passerar genom solsystemet, " de skriver.
Vi har bara känt till 'Oumuamua i fyra år. Studiet av ISO är i sin linda. Med bara två ISO:n kända hittills, det finns inte många svåra data att gå på. När avancerade observationsanläggningar som Vera Rubin-observatoriet kommer online under de närmaste åren, vi kommer säkert att upptäcka fler och fler av dem.
Förhoppningsvis, vi kommer att upptäcka dem på längre avstånd och kommer att ha mer tid att studera dem. Det talas till och med om ett uppdrag som kan besöka en ISO när den tar sig igenom vårt solsystem.
ESA planerar Comet Interceptor-uppdraget för lansering 2029. Interceptorn skulle parkera vid sol-Earth L2-punkten och vänta. Den kan sitta där i tre år och vänta på att en nåbar långtidskomet ska anlända. Då kunde den skickas för att studera kometen. Om ingen lämplig komet anländer, det talas om att Interceptor kan användas för att studera en ISO om en lämplig kommer. Och Initiative for Interstellar Studies har initierat sitt eget potentiella ISO-uppdrag som heter Project Lyra. Lyra är en rymdfarkost som kan skickas för att besöka ISO:er genom att skjuta förbi Jupiter, eller genom att använda avancerade system som nukleär framdrivning.
Men uppdrag tar lång tid att planera och genomföra. Och mycket måste gå rätt. Sålänge, författarna tror att det bästa sättet att utöka vår kunskap är genom att öka vår förståelse för den kosmiska strålens styrka genom hela Vintergatan. Med det, vi skulle åtminstone kunna bygga en bättre förståelse för ISO-ursprung. Vem vet vad vi kommer att lära oss?
Forskarna avslutar sitt brev med följande:"Det skulle vara intressant att införliva en detaljerad modellering av CR-fördelningen i den galaktiska skivan för att sätta mer rigorösa begränsningar på födelseplatsen för kända ISO:er och detta kan hjälpa till att bättre klargöra deras ursprung."
