Предлагаме ви анализа на движението на първия засечен междузвезден обект - астероид или комета - който прелетя през нашата Слънчева система през 2017 г., наречен ′Оумуамуа. Проучването е на Ави (Ейбрахъм) Льоб (Abraham, Avi Loeb), директор на Института за теория и изчисления към Центъра по астрофизика „Харвард-Смитсониън“ и бивш ръководител на катедрата по астрономия в Харвардския университет. Този изтъкнат учен често се занимава с търсене на улики за извънземни, обикновено спорни. Решихме, че неговите изчисления и идеи ще ви бъдат полезни и любопитни, но все пак изводите му трябва да се приемат с достатъчна доза скептицизъм.

Наблюдаемата Вселена около нас има формата на ограничена сфера. Границите ѝ се определят от разстоянието, изминато от светлината след Големия взрив. Сега, да предположим, че има масивен обект далеч извън нашия космически хоризонт, който ускорява гравитационно цялата сфера, включително и нас. Бихме ли забелязали това равномерно ускорение?, пита Ави Льоб.

Отговорът е: не. Космическата сфера не се различава от свободно падащия асансьор в мисловния експеримент на Алберт Айнщайн. Ако се случи така, че свободно падаме с асансьора в еднородно гравитационно поле, запечатаната кабина на асансьора и телата ни ще се движат заедно и ние няма да усетим гравитацията.

Ситуацията обаче се променя, ако прикрепим кабел към асансьора. Пасажер, стоящ на повърхността, дърпана от кабела, би усетил, че е издърпан от тази повърхност, сякаш спрямо нея има противоположна гравитационна сила. Пътник, намиращ се на противоположната страна на кабината, ще усеща притегателна гравитационна сила, която го притиска към пода на асансьора. Този мисловен експеримент има интересни последици за динамиката на междузвездните обекти в близост до Слънцето.
Обща теория на относителността    Обща теория на относителността    Обща теория на относителността    Обща теория на относителността

Инерциална система    

Ускорена нагоре система    

Окачена в гравитационно поле система  

 Свободно падаща система

Ави Льоб обяснявайки основни понятия от Общата теория на относителността като инерциална система.
Гифовете са изработени от Ваня Милева

Първият междузвезден обект, `Оумуамуа, бе открит през 2017 г., докато преминава близо до Земята в траекторията си около Слънцето. Траекторията показва аномално негравитационно ускорение в посока от Слънцето без признаци на кометно изпарение. Когато `Оумуамуа премина близо до Земята, големината на аномалното ускорение при отдалечаването му беше от порядъка на пет микрометра в секунда на квадрат (5 μm/s²). Микрометърът (микрон) е милионна част от метъра (или хилядна част от милиметъра). [човешкият косъм е с диаметър 50 μm, бел.ред.]

Освен това `Оумуамуа се е движил с период на въртене от 8 часа. Въз основа на светлинната крива от отразената от него слънчева светлина беше заключено, че `Оумуамуа има формата на плосък диск (палачинка) с радиус от порядъка на 100 метра, като се приеме албедо от 10 %. Този размер е хиляда пъти по-малък, за да могат най-добрите ни телескопи да разчетат образа му. Въртенето и размерът на `Оумуамуа предполагат центробежно ускорение от порядъка на пет микрометра в секунда на квадрат (5 μm/s²) във външния му край, което е изненадващо сходно по големина с аномалното ускорение встрани от Слънцето.

И накрая, ако приемем плътност на твърдото тяло от порядъка на един грам на кубичен сантиметър, вътрешното гравитационно ускорение от сферичен обект с размер 100 метра е пет микрометра в секунда на квадрат (5 μm/s²), което отново е изненадващо сходно по големина с центробежното и негравитационното ускорение.

Дали това съвпадение в големината на тези три ускорения дава важна информация за състава или формата на `Оумуамуа?

Ако `Оумуамуа е бил съставен от независими компоненти, държани заедно от гравитацията, тогава въртенето на диска на `Оумуамуа би могло да бъде балансирано от неговата самогравитация, което обяснява сходната големина на гравитационното и центробежното ускорение. Но това би изисквало значителна част от масата в конфигурацията „изпъкналост“. Както може да се заключи от светлинната крива на `Оумуамуа, геометрията на тънък диск носи много по-малко маса, отколкото сфера, смята Льоб.

Като се има предвид липсата на кометно изпарение и благоприятната геометрия на диска, негравитационното ускорение би могло да се получи от радиационното налягане на слънчевата светлина върху диска, както се предлага в статията, която Ави Льоб пише през 2018 г. заедно с бившия си постдокторант Шмуел Биали (Shmuel Bialy). Повече може да прочетете тук :„Дали Оумуамуа е извънземен слънчев платноход?".

В този случай измереното негравитационно ускорение изисква голямо съотношение между площта на повърхността и масата на `Оумуамуа, което се изразява в дебелина от порядъка на един милиметър при плътност на твърдото тяло. Тази дебелина е една част от 100 000 от приблизителния радиус на `Оумуамуа.

Това поражда вероятността дискът на `Оумуамуа всъщност да е тънък твърд слой, произведен по технологичен път, тъй като не ни е известен астрофизичен процес, който би могъл да доведе до създаването на чадърообразна структура с такива екстремни размери. Ако е изкуствен по произход, `Оумуамуа би могъл да бъде или леко платно, или здрав повърхностен слой, който е бил разкъсан от космически кораб. Друга възможност е тя да е била откъснато парче от сфера на Дайсън - идея, която Ави Льоб излага в наскоро публикувана статия.

Но защо негравитационното ускорение на обекта трябва да е свързано с неговото центробежно ускорение? Ако тънкият диск остава цял заради гравитацията на ядрото, което не се влияе толкова много от радиационното налягане поради по-малката си повърхност на единица маса, тогава негравитационното ускорение би добавило положителна „гравитация“ към ядрото от едната страна на диска и отрицателна „гравитация“ от ядрото от противоположната страна.

Добра аналогия за това би била кабел, действащ върху асансьорна кабина. В случая с 'Оумуамуа тънкият газов диск би се разкъсал, ако негравитационното ускорение е било по-значително от вътрешното гравитационно ускорение, което го задържа.

.За да се приложи това разсъждение, `Оумуамуа би трябвало да съдържа тънък диск от отломки около централен обект, наподобяващ миниатюра на пръстените на Сатурн. Забележително е, че съотношението между височината на мащаба (~1 километър) и радиуса (~100 000 километра) в пръстените на Сатурн също е 1 на 100 000. Оттук възниква въпросът: дали формата на `Оумуамуа е приличала на планетата Сатурн?

Вероятно не. Един газов диск не би могъл да остане толкова тънък в близост до Слънцето. В перихелия `Оумуамуа е бил четири пъти по-близо до Слънцето, отколкото Земята, така че температурата на повърхността му е достигнала около 600 градуса по Келвин. При тази висока температура случайното движение на атомите би надвишило гравитационната космическа скорост за напускане на `Оумуамуа 100 000 пъти. За да се предпазят атомите от изпаряване, е необходимо химическото свързване на твърдо тяло. Само гравитацията не би била в състояние да поддържа тънък диск.

IKAROS, космическият кораб със слънчево платно в полет (концепция на художник). Кредит: Wikimedia Commons / Andrzej Mirecki

Често се казва, че „това, което се издига, трябва да се спуска“, но това предполага силна гравитация, докато газообразният диск около Оумуамуа не би могъл да запази целостта си само благодарение на собствената си гравитация и би се изпарил близо до Слънцето. Това би могло да се избегне, ако Оумуамуа бе твърд, тънък диск, който е бил произведен.

В Еклисиаст 1:9 се казва: „няма нищо ново под Слънцето“. Възможно е Оумуамуа да е представлявал изключение от това правило, заключава авторът.

Ави Льоб (Avi Loeb) е ръководител на проекта „Галилео“, директор-основател на Инициативата за черни дупки на Харвардския университет - Black Hole Initiative, директор на Института за теория и изчисления към Центъра по астрофизика „Харвард-Смитсониън“ и бивш ръководител на катедрата по астрономия в Харвардския университет (2011-2020 г.). Той е бивш член на Съвета на президента по наука и технологии и бивш председател на Съвета по физика и астрономия на Националната академия. Той е автор на бестселъра „Извънземното: Първият знак за разумен живот отвъд Земята“ и съавтор на учебника „Живот в Космоса“, и двата публикувани през 2021 г. Новата му книга, озаглавена „Междузвездни“, е публикувана през август 2023 г.

Справка:

Micheli, M., Farnocchia, D., Meech, K.J. et al. Non-gravitational acceleration in the trajectory of 1I/2017 U1 (‘Oumuamua). Nature 559, 223–226 (2018). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0254-4

Could Solar Radiation Pressure Explain ‘Oumuamua’s Peculiar Acceleration? ; Shmuel Bialy and Abraham Loeb; The Astrophysical Journal Letters, 868:L1 (5pp), 2018 November 20 https://doi.org/10.3847/2041-8213/aaeda8

Interstellar Objects from Broken Dyson Spheres
Abraham Loeb. Published by the American Astronomical Society. Research Notes of the AAS, Volume 7, Number 3; DOI 10.3847/2515-5172/acc10d

Източник: Unraveling ‘Oumuamua’s Anomalous Acceleration: Could This Interstellar Object Have Been Manufactured?  The Debrief