Оумуамуа: фрагмент разрушенной приливом кометы
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.
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.
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:
 |
 |
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», без 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:
