Som en fartkula som skjuts från ett okänt och avlägset stjärnsystem, den interstellära kometen 'Oumuamua sprang genom vårt solsystem och sågs först förra året efter att den hade slungat av vår sols tyngdkraft och försvunnit ut i rymden.

Rymdstenar från andra stjärnor surrar oundvikligen hela vårt solsystem, men 'Oumuamua var först att identifieras positivt som en interstellar interloper. Men var kom det exakt ifrån? Väl, astronomer är på fallet, och de har nu en grov uppfattning om var i vår galax Oumuamuas födelseplats kan ligga.

Med hjälp av ultraprecisa stjärnmätningar gjorda av Europeiska rymdorganisationens Gaia-uppdrag och en del komplexa nummerknasningar, en internationell grupp forskare kunde granska den interstellära komets väg för att se vilka stjärnor, under miljontals år av restid, den kan ha stött på sin resa. Genom att göra så, de har begränsat det till fyra kandidatstjärnsystem där "Oumuamua i slutändan kan ha kommit ifrån.

Ett mystiskt föremål

Sedan dess upptäckt, 'Oumuamua har varit ett hett ämne. När den sågs första gången, astronomer märkte att den var formad som en snurrande cigarr (eller en funky pannkaka), en egenskap som kan avslöja intressanta saker om hur den bildades. De visste också att det inte härstammar från vårt solsystem; den färdades för fort och på en hyperbolisk bana. Med andra ord, tyngdkraften för vår sol var för svag för att hålla den i omloppsbana. Sedan, uppföljningsobservationer avslöjade ingen gasluftning från kandidatkometen, Föreslår det, kanske, det var faktiskt en asteroid utan is.

"Är det en asteroid eller är det en komet?" debatten var slutligen avgjord när astronomer beräknade 'Oumuamuas bana och insåg att den hade fått ett litet uppsving när den värmdes upp av vår solventilerande gas från förångningsisar släpptes, skapa en liten dragkraft för att påskynda den. Detta innebar att även om objektet inte hade en uppenbar koma och svans som vanligtvis förknippas med kometer, det var ändå en komet.

Med all denna information i handen, nästa uppgift var att identifiera dess ursprung, och astronomer har försökt just det med en överraskande grad av precision. De beskriver sina insatser i en studie som godkändes i september 2018 för publicering i The Astronomical Journal.

'Oumuamuas resa

Den interstellära kometen hade drivit genom det interstellära rymden i okända miljoner år, men genom att spåra dess bana genom solsystemet, astronomer kunde få en allmän uppfattning om var objektet färdades ifrån i vår galax och vilka stjärnor det kan ha stött på längs vägen. För hjälp vände de sig till den stora mängd information från Gaia's Data Release 2 (GDR2), som gjordes tillgänglig för det vetenskapliga samfundet i april.

"GDR2 ger oss 3D-positioner och 3D-hastigheter för 7 miljoner stjärnor, "astronomen Coryn Bailer-Jones, som arbetar vid Max Planck Institute for Astronomy i Heidelberg, Tyskland, förklarar. "Utan sådan information vore det omöjligt att spåra stjärnornas banor tillbaka i tiden."

Innan Gaia, den bästa datauppsättningen vi hade kom från den europeiska Hipparcos -satelliten, som var i drift fram till 1993 och det första uppdraget att utföra precisionsastrometri (en astronomisk metod för att mäta positioner och rörelser av stjärnor) och kompletteras med andra markbaserade undersökningar. Denna databas innehåller 2,5 miljoner stjärnor. Lanserades 2013, Gaia är mycket mer avancerad och innehåller exakt information om positionerna, rörelser och avstånd 1.3 miljard stjärnor. Sju miljoner av dem innehåller också information om deras radiella hastighet (dvs. den hastighet med vilken stjärnan rör sig antingen mot eller bort från oss). Ytterligare 220, 000 stjärnor lades till i analysen för vilka deras radiella hastigheter var kända.

Genom att känna till himmelområdet som 'Oumuamua härstammar från, Bailer-Jones och hans team kunde välja 4, 500 stjärnor från GDR2 som den interstellära resenären kan ha stött på på sin långa resa. Men för att begränsa detta antal ytterligare, de var tvungna att vända tillbaka tiden och spåra dessa stjärnors rörelser och se om 'Oumuamuas väg genom galaxen skulle ha korsat, eller komma nära, deras historiska rörelser.

Denna analys kan verka som en omöjlig uppgift. Trots allt, det finns många stjärnor som skapar ett helter-skelter-liknande gravitationlandskap genom vilket 'Oumuamua skulle ha rest. Hur beräknade forskarna dess väg?

"I princip, vi skulle behöva veta vägen och massan för varje stjärna i galaxen, liksom den mörka materien, för att spåra banor tillbaka i tiden, "förklarar Bailer-Jones." I praktiken detta är inte nödvändigt; vi kan approximera det med hjälp av en jämn gravitationspotentialmodell, som tar hänsyn till både den synliga materien och den mörka materien [i vår galax]. "

Det finns ett problem med att göra denna approximation, dock. Denna modell utvecklas inte med tiden, och den tappar precision över längre tidsramar. "Följaktligen, medan vi kan vara ganska säkra på att spåra banor tillbaka i tiden i säg några tiotals miljoner år, utöver det bygger osäkerheterna upp för mycket för att vi ska kunna säga något med gott förtroende, " han säger.

'Oumuamua's Home?

Därmed inte sagt att forskarna inte har kandidater. Faktiskt, de har hittat fyra dvärgstjärnor som 'Oumuamua reste ganska nära och ligger inom felmarginalen som kometens ursprungliga hem.

Det närmaste passet gjordes med den rödaktiga dvärgstjärnan HIP 3757 för ungefär 1 miljon år sedan. Vid det tillfället, forskarna beräknar att 'Oumuamua kom inom 1,96 ljusår från stjärnan, vilket gör det till en möjlig kandidat som 'Oumuamuas hem. Dock, stjärnans stora relativa hastighet (den rör sig i en häftig takt på 25 kilometer, eller 15,5 miles, per sekund) gör detta mindre troligt.

Nästa närmaste pass var 3,8 miljoner år sedan med den solliknande stjärnan HD 292249. Denna stjärnas relativa hastighet på 10 kilometer per sekund gör den till en mer trolig utmanare som "Oumuamuas hem. Möten med de andra två stjärnorna - namnlösa men tidigare katalogiserade av andra undersökningar - inträffade för 1,1 och 6,3 miljoner år sedan och reser i mellanhastigheter. Astronomer vet inte om någon av dessa stjärnor har sina egna planetsystem. Att kasta ut en komet som 'Oumuamua i interstellära rymden, närvaron av en stor gasjätteplanet kommer sannolikt att behövas för att ge gravitationskänslan.

Dessa fyra stjärnor är inte de enda kandidaterna, dock, de är bara de bästa kandidaterna forskarna har hittat med hjälp av de nuvarande datamängderna som Gaia har gjort tillgängliga. När mer information om fler stjärnor registreras av undersökningsuppdraget, fler möjliga kandidater kan presentera sig som 'Oumuamuas hem.

Gaia's Data Release 3 (GDR3) bör komma 2021, tillägger Bailer-Jones, som också är medlem i Gaia Data Processing and Analysis Consortium. Denna version kommer att lägga till mer radiell hastighetsdata och bör begränsa sökningen efter 'Oumuamua ursprung. "Detta gör att vi kan spåra banorna för många fler stjärnor, " han säger, "om det finns bättre hemmakandidater bland dem, vi vet inte. Vi måste göra det för att ta reda på det. "

Oort Cloud kan vara hem för mer än en biljon kometer, enligt NASA. Astronomer tror att det avlägsna området i rymden omger solen, planeterna och Kuiperbältet.