过去十年,天文学家一共抓到三个真正意义上的星际访客——1I/'Oumuamua、2I/Borisov、3I/ATLAS。它们从太阳系外飞驰而过,露面几周就一头扎回星际空间。一项发表在《Astronomy & Astrophysics》上的新研究说,太阳系外围可能还藏着数量远超三个、我们至今一个都没见过的“永久居民”——它们才是真正被太阳系“扣下”的星际天体。
反直觉的地方在于:被扣下的那批,跟已经发现的这三个,几乎是两类完全不同的天体。
太阳怎么“顺手”留客
太阳引力单独拦不住路过的天体,这是经典的二体问题:一个天体飞进来带多少轨道能量,飞出去基本还是那么多,除非有第三方搅局。过去学界知道的搅局者是木星——它偶尔能靠引力把路过的天体扯进轨道,留下来。
这次研究团队(Sean Raymond等人)提出了另一条路,完全不需要行星帮忙。太阳46亿年历史里,大概率跟其他恒星擦肩而过一两次。这种恒星飞掠会给太阳整体推一把,推力大约相当于0.1公里/秒的速度修正。这点推力对大多数路过天体毫无意义,但如果一个星际天体本来就飘得极慢,这一脚正好能把它踢进被太阳束缚的轨道——从此困在太阳系,一待就是几十亿年。
数字有多大,水分也有多大
论文按天体尺寸分层给数字,而且伸缩很大。百米级(‘Oumuamua那个量级)历史上累计可能被捕获过约2.1万个,现在还“活着”的大概1万个,置信区间横跨1000到33万——差了两个数量级。公里级天体估计更保守,大约1000个。这些数字更像是模型给出的合理范围,不是可以直接摆上台面的清点结果。
已知的三个,偏偏都不算数
这是最容易被忽略的一点:被这套机制捕获的天体,速度必须足够慢,慢到能被那记0.1公里/秒的“踢”逮住。而已经发现的1I、2I、3I,入射速度都在26到60公里/秒之间。
它们跑得太快,这一脚踢不动,最终结局只有一个:沿着双曲线轨道飞出太阳系,再也不回来。人类目前唯一见过的星际访客,恰恰是那批注定要走的过客;真正可能被留下的,是我们还没见过、也可能永远见不到的隐形群体。
两条路子都能留客,但谁也抓不到证据
木星式捕获更常见,历史上大约900万次事件,平均每千年抓住两个,代价是待不长,通常一两百万到一千万年后又被弹出去。恒星飞掠式捕获恰恰相反:太阳一生大概只中招一两次,效率低得多,但一旦困住,能陪太阳系待上数十亿年。两条路径最后留下的种群数量级差不多,都在千到万之间,区别只是“薄利多销”和“一锤子买卖”。
即便这些天体真实存在,天文学家也几乎没有办法把它们从原生奥尔特云彗星里挑出来。轨道动力学帮不上忙——被捕获的天体和土生土长的彗星混在一起,光看轨道形状分不出谁是谁。论文认为唯一现实的办法,是等未来长周期彗星目录扩大到百万级规模,再去找化学或同位素上的异常信号。
- 提醒.“数千个星际天体”是模型给出的合理区间,不是已被观测确认的清点结果,报道时容易被简化成一个确定数字。
奥尔特云远在三光年之外,现在没有任何探测器够得着,这场“捕获”目前只能停留在纸面推演。真正能检验它的,是未来大型巡天设备能不能在几年内多发现几个新的星际天体,看它们的速度分布是不是也卡在26到60公里/秒这个区间。
我们见过的星际客人,都是留不住的那批。
这句话大概是这项研究最该被记住的一点。天文学家花十年才等到三个匆匆而过的访客,结果发现真正被太阳系收编的那批,可能连门都没露过——它们太安静、太慢、也太难被证明存在。科学有时候前进的方式,不是找到答案,而是先弄清楚原来一直问错了问题。