10.5K
С момента обнаружения загадочный межзвездный объект Оумуамуа, вторгшийся в Солнечную систему в 2017 году, озадачивал астрономов своей формой, составом, поведением, а, главное, происхождением. Странник оказался не похож на что-либо, ранее наблюдавшееся в окрестностях Солнца, обладая удивительно вытянутой формой, не проявляя явных признаков дегазации при нагреве и при этом показав негравитационное ускорение. Все это привело к дебатам в научном сообществе о природе Оумуамуа, среди которых рассматривалось даже его искусственное происхождение, однако исследование, представленное в журнале Nature Astronomy, наконец, предлагает исчерпывающий ответ на все эти вопросы.
«Мы показали, что объекты, подобные Оумуамуа, могут формироваться в ходе фрагментации каменистых объектов под действием приливных сил во время близких подходов к родительским звездам, а затем выбрасываться в межзвездное пространство», – рассказывает Дуглас Лин, соавтор исследования из Калифорнийского университета в Санта-Крузе (США).
Ожидалось, что первый обнаруженный межзвездный объект будет ледяным телом, напоминающим кометы, которые обитают на больших удалениях от звезд, в аналогах облака Оорта, богаты летучими веществами и, как считается, часто выбрасываются из своих систем в ходе гравитационных взаимодействий. Кроме этого, такие объекты хорошо видны из-за сублимации летучих соединений, создающей кометную кому в ходе нагрева. Но изучение Оумуамуа показало, что он больше похож на каменистые тела, такие как астероиды, а это, в свою очередь, указывает на другой сценарий его происхождения и выброса в межзвездное пространство.
«Открытие Оумуамуа подразумевает, что популяция каменистых межзвездных странников намного более значительна, чем считалось ранее. В среднем за время своего существования каждая планетная система должна выбросить в общей сложности около ста триллионов подобных ему объектов, поэтому нам необходимо было разработать очень распространенный сценарий их создания, основанный на хорошо понятных физических принципах», – пояснил Дуглас Лин.
Когда меньшее тело очень близко подходит к гораздо большему, приливные силы могут разорвать его, как это случилось более двух десятков лет назад с кометой Шумейкеров-Леви 9, приблизившейся к Юпитеру и распавшейся на фрагменты. Процессы приливного разрушения также могут выбрасывать некоторые частицы в межзвездное пространство, что уже предлагалось как возможное происхождение Оумуамуа, однако ранее такой сценарий не мог объяснить причудливые характеристики объекта. Теперь с помощью компьютерного моделирования структурной динамики тела, пролетающего рядом со звездой, астрономы показали, что, если объект подходит достаточно близко к светилу, оно может разорвать его на чрезвычайно вытянутые фрагменты, которые затем выбрасываются из системы.
«Отношение длинной оси к короткой может быть даже больше, чем десять к одному, увиденное у Оумуамуа», – добавил Юнь Чжан, ведущий автор исследования из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук.
Крое этого, тепловое моделирование показало, что поверхность фрагментов, возникающих в результате разрушения исходного тела, будет плавиться на очень коротком расстоянии от звезды и конденсироваться на больших расстояниях, образуя тем самым когезионную кору, которая обеспечивает структурную стабильность вытянутой форме.
«Термодиффузия во время процесса разрушения уничтожает большое количество летучих веществ, что объясняет не только цвет поверхности Оумуамуа и отсутствие видимой комы, но и предполагаемую засушливость межзвездной популяции. Тем не менее, некоторые летучие вещества с высокой температурой сублимации, скрытые под поверхностью, такие как водяной лед, все же могут оставаться в конденсированной форме», – сообщили исследователи.
Наблюдения Оумуамуа не показали кометной активности, и только водяной лед является возможным источником выделения газа для объяснения его не гравитационного ускорения. Если объект был сформирован и выброшен в ходе предложенного сценария, во время его прохождения через Солнечную систему могло быть активировано большое количество остаточного водяного льда. В результате дегазация вызвала ускорение, соответствующее кометной траектории Оумуамуа.
Расчеты исследователей демонстрируют эффективность приливных сил при создании объектов такого типа. Возможные прародители, в том числе долгопериодические кометы, остатки от формирования планет и даже суперземли, с легкостью могут быть «превращены» в осколки размером с Оумуамуа во время близких встреч со звездой.
Выводы также поддерживают идею существования большой популяции подобных межзвездных объектов, и, поскольку они могут проходить через области обитаемых зон, нельзя исключать возможность того, что эти странники могут транспортировать вещество, необходимое для зарождения жизни.
«Эти межзвездные объекты могут дать критически важные подсказки о том, как планетные системы формируются и развиваются», – заключили авторы исследования.