Открытие первого межзвёздного объекта в конце 2017 г. сразу же поставило перед наукой теоретические проблемы. Открытое небесное тело выглядело немного не так, как предсказывала теория.


предполагаемая форма объекта 1I/2017 U1

Во-первых, предполагалось, что это должна быть комета в 99 — 99,9 % случаев. Во-вторых, такая вытянутая форма всё-таки встречается не так часто среди тел подобного размера в Солнечной Системе. Вытянутую форму можно, при желании, списать на эффект наблюдательной селекции. Сферическое тело той же массы имело бы меньшую площадь поверхности, а значит и меньшую яркость, чем вытянутое тело в максимуме (когда развёрнуто боком). Для Оумуамуа разница между «средней» яркостью и максимальной достигает 1 величины, то есть в 2,5 раза.

image

Учитывая, что объект был обнаружен на пределе чувствительности инструментов, этого вполне достаточно для того, чтобы подобные объекты, но более округлые, были просто потеряны.

Однако с отсутствием кометной активности не так всё просто. Механизм образования Облака Оорта, которое содержит в себе преимущественно кометы и межзвёздных малых тел должен быть примерно одинаков — выброс из формирующихся планетных систем под действием гравитационных возмущений со стороны растущих и мигрирующих протопланет. Другого настолько эффективного способа просто быть не может. При этом объекты Облака Оорта, которые спустя миллиарды лет мы наблюдаем как кометы, «застревают» в окрестностях звезды на большом удалении (порядка светового года). Межзвёздные малые тела должны состоять из объектов, которые были потеряны каким-либо Облаком Оорта либо не смогли в нём «закрепиться» и оказались окончательно выброшены не только за пределы своей «родной» планетной системы, но и за пределы «родного» скопления образующихся звёзд. Из этого вроде бы следует, что объекты из Облака Оорта должны выглядеть точно также, как и межзвёздные объекты. Условия «хранения» объектов Облака Оорта (радиация и прочее) не отличаются от таковых для малых тел, свободно бороздящих просторы Галактики.

На скорую руку некоторыми учёными был предложен целый спектр объяснений различной степени британистости. Примеры:


Не вдаваясь в подробности, можно ответственно утверждать, что все предложенные до этого варианты не выдерживают критики. Если вкратце, по пунктам:

  • Экзотические типы звёзд (красные ли гиганты, белые ли карлики, да хоть чёрные дыры) не могут дать типичных малых тел межзвёздной среды в силу своей малой распространённости.
  • Ни галактические космические лучи, ни межзвёздная среда никак не могут быть объяснением, так как условия в нашем Облаке Оорта точно такие же, характерные для сугубо межзвёздной среды, так как удаление объектов Облака Оорта от Солнца очень велико (порядка светового года).
  • Предполагать «астероидное» происхождение для большинства межзвёздных малых тел также не удастся, так как основная масса малых тел и планет формируется за так называемой «снежной линией» вокруг звёзд. Это полностью подтверждается существующей статистикой по наблюдаемым экзопланетам и протопланетным дискам.

Однако 9 марта в свободном доступе появилась ещё одна статья, на которой я хотел бы остановиться подробнее: Interstellar object 'Oumuamua as an extinct fragment of an ejected cometary planetesimal. Авторы предлагают первое, пока что более-менее непротиворечивое объяснение свойств Оумуамуа, которые довольно прямо следуют из законов небесной механики, а не притянуты за уши.

Представляем себе протопланетный диск, наполненный малыми телами и формирующимися планетами-гигантами. Чтобы малое тело могло отправиться в путешествие по своему звёздному скоплению или Галактике, оно должно испытать сближение с планетой-гигантом для обмена импульсом и изменения скорости. Чем ближе происходит сближение с планетой-гигантом, тем сильнее будет возмущение (обмен импульсом) и тем выше будет средняя скорость малого тела при «выбросе» из диска. Но тут есть ещё и предел Роша. Сблизившись с планетой-гигантом очень сильно, малые тела испытывают приливное разрушение, которое должно выглядеть примерно так:

image image

Собственно приливное разрушение может быть ответственно за вытянутую форму фрагментов и является одной из вероятных причин вытянутой формы. Поэтому авторы предполагают, что Оумуамуа — фрагмент бывшей кометы, разрушенной при сближении с планетой-гигантом. Но это не единственная причина. Согласно симуляции, до 1 % малых тел, выбрасываемых из планетных систем в межзвёздное пространство, должны быть фрагментами в результате приливного разрушения. Каждая разрушенная комета порождает много фрагментов, количество которых может превосходить количество комет, выброшенных целиком. Разница с объектами из Облака Оорта может быть в том, что оно населено преимущественно «целыми» объектами, выброшенными с меньшими скоростями (более «нежно», бе�� приливного разрушения).

Для объяснения отсутствия сублимации Оумуамуа авторы предполагают последующее сближение фрагментов кометы со звездой. Однако, на мой взгляд, этого не требуется. Очевидно, что подавляющая часть малых тел выбрасывается в первые миллионы лет, когда планетная система формируется и происходят миграции. В это время планеты-гиганты ещё горячие, выглядят как коричневые/красные карлики, температура поверхности обычно около 2000 К. Это должно приводить к исчезновению летучих веществ у малых тел, проходящих слишком близко. При этом, в полном соответствии с небесной механикой, тела, подходящие ближе к гигантским планетам, будут приобретать более высокие скорости на бесконечности.

В средствах массовой информации уже появилась инфографика, иллюстрирующая новую гипотезу о происхождении Оумуамуа: