Astronomie

Quelle est la densité numérique des objets semblables à 'Oumuamua ?

Quelle est la densité numérique des objets semblables à 'Oumuamua ?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Récemment, le survol du système solaire de l'objet interstellaire (ISO) 'Oumuamua a fait sensation dans la communauté astronomique. Je me demande s'il existe des estimations fiables de la densité numérique (locale) de tels objets. De telles estimations pourraient être basées sur l'événement 'Oumuamua (quand elles sont nécessairement assez grossières en raison de statistiques très peu nombreuses) ou sur toute autre contrainte. Une question connexe est la suivante : à quelle distance de la Terre un ISO doit-il passer pour être détecté avec les instruments d'aujourd'hui, ou il y a 10, 25, 50 ans ?


Titre : Interlocuteurs interstellaires : densité numérique et origines des objets de type « Oumuamua »

m^<-3>$). Cela se traduit par une densité de masse de $ ho_ environ 4M_oplus

m^<-3>$ qui ne peut être renseigné que si chaque étoile contribue. Nous constatons qu'étant donné les modèles actuels, une telle densité de nombres ne peut pas provenir de l'éjection de matériau du système solaire interne lors de la formation de la planète. Nous notons qu'un nuage d'Oort d'un système stellaire sera libéré après la durée de vie de la séquence principale d'une étoile et peut fournir suffisamment de matière pour obtenir la densité observée. Le défi est que les corps des nuages ​​d'Oort sont glacés et que OBJECT est sec, ce qui nécessite un mécanisme de génération de croûte.


Origine du premier objet interstellaire connu 'Oumuamua - Explication de sa forme mystérieuse et de son mouvement déroutant

Quelle est l'origine du célèbre objet interstellaire ‘Oumuamua ? Comment s'est-il formé et d'où vient-il ? Un article publié le 13 avril 2020 dans Astronomie de la nature par ZHANG Yun des Observatoires astronomiques nationaux de l'Académie chinoise des sciences (NAOC) et Douglas NC Lin de l'Université de Californie à Santa Cruz, offre une première réponse complète à ce mystère, qui implique des forces de marée comme celles ressenties par les océans de la Terre et explique tout les caractéristiques inhabituelles de cet objet interstellaire.

‘Oumuamua a été découvert le 19 octobre 2017 par le Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System 1 (Pan-STARRS1) situé à Hawaï. En tant que premier objet interstellaire connu à visiter notre système solaire, ‘Oumuamua ne ressemble absolument à rien d'autre dans le système solaire. Sa surface sèche, sa forme inhabituellement allongée et son mouvement déroutant ont même conduit certains scientifiques à se demander s'il s'agissait d'une sonde extraterrestre.

Cette illustration montre le processus de perturbation des marées qui peut donner naissance à des objets de type "Oumuamua". Crédit : NAOC/Y. Zhang

"C'est vraiment un mystère", a déclaré ZHANG Yun, premier auteur de l'étude, "mais certains signes, comme ses couleurs et l'absence d'émission radio, indiquent que "Oumuamua est un objet naturel".

"Notre objectif est de proposer un scénario complet, basé sur des principes physiques bien compris pour rassembler tous les indices alléchants", a déclaré Douglas Lin, co-auteur de l'étude.

On supposait généralement que le premier objet interstellaire découvert serait un corps glacé, comme les comètes. En effet, les objets glacés sont constamment jetés hors de leurs systèmes hôtes. Ils sont également beaucoup plus visibles en raison de leur coma apparent. Cependant, l'apparence sèche d'Oumuamua, semblable aux corps rocheux, comme les astéroïdes du système solaire, indique un scénario d'éjection différent.

“La découverte d'‘Oumuamua implique que la population d'objets interstellaires rocheux est beaucoup plus importante qu'on ne le pensait auparavant. En moyenne, chaque système planétaire devrait éjecter au total environ cent mille milliards d'objets comme ‘Oumuamua. Nous devons construire un scénario très efficace », a déclaré ZHANG. “Dans l'espace, certains objets s'approchent parfois très près d'un plus gros. Les forces de marée du plus grand peuvent perturber ces petits, comme ce qui est arrivé à la comète Shoemaker-Levy 9 lorsqu'elle est passée de près par Jupiter.”

Un objet de type ‘Oumuamua produit par une simulation du scénario de perturbation des marées proposé par Zhang et Lin. Crédit : NAOC/Y. Zhang (Antécédents : ESO/M. Kornmesser)

ZHANG et Lin ont effectué des simulations informatiques à haute résolution pour modéliser la dynamique d'un objet volant de près par une étoile. Ils ont découvert que l'étoile peut considérablement diviser l'objet, s'il s'approche suffisamment de l'étoile, en fragments extrêmement allongés, puis les éjecter dans l'espace interstellaire.

« La forme allongée est plus convaincante lorsque nous considérons la transition de phase du matériau lors de la rencontre stellaire. Le rapport de l'axe long à l'axe court peut être encore supérieur à dix », a déclaré ZHANG. En raison du rayonnement stellaire intense, les surfaces des fragments fondent à très courte distance de l'étoile et se recondensent à des distances plus éloignées. Comme les fèves de chocolat fondantes, les matériaux de surface collent ensemble pour maintenir la forme allongée.

“La diffusion de la chaleur consomme également de grandes quantités de substances volatiles. Ces fragments deviennent secs et ont une surface semblable à celle d'Oumuamua. « Cependant, une partie de la glace d'eau enfouie sous la surface peut être préservée. Ces glaces d'eau résiduelles pourraient être activées lors de son passage dans le système solaire pour provoquer son mouvement non gravitationnel.

Une impression d'artiste de ‘Oumuamua. Crédit : ESO/M. Kornmesser

"Le scénario de fragmentation des marées fournit non seulement un moyen de former un seul" Oumuamua, mais tient également compte de la vaste population d'objets interstellaires rocheux", a déclaré ZHANG. Leurs calculs démontrent l'efficacité des marées stellaires à produire ce genre d'objets. Les progéniteurs possibles, y compris les comètes à longue période, les disques de débris et même les planètes, peuvent être transformés en pièces de la taille d'Oumuamua lors de rencontres stellaires. La densité numérique inférée des objets interstellaires est cohérente avec le taux d'occurrence de ‘Oumuamua.

Ce travail met en évidence la prolificité de la population d'objets interstellaires de type ‘Oumuamua entre les étoiles. Ces objets traversant des domaines de zones habitables, la perspective d'un transport de matière susceptible d'engendrer la vie par ces objets n'est pas à exclure.

"Ce travail fournit un récit plausible qui lie ses propriétés étranges au processus de formation des planètes qui est omniprésent dans la Voie lactée", a déclaré Gregory Laughlin, professeur d'astronomie à l'Université de Yale.

” ‘Oumuamua n'est que la pointe de l'iceberg. Nous prévoyons que de nombreux autres visiteurs interstellaires présentant des caractéristiques similaires seront découverts lors d'observations futures avec le prochain observatoire Vera C. Rubin », a déclaré Lin.

“C'est un domaine très nouveau. Ces objets interstellaires pourraient fournir des indices essentiels sur la façon dont les systèmes planétaires se forment et évoluent, et sur la façon dont la vie a commencé sur Terre », a déclaré ZHANG.

"Ce travail fait un travail remarquable en expliquant une variété de propriétés inhabituelles de "Oumuamua avec un modèle unique et cohérent", a déclaré Matthew Knight, astronome de l'Académie navale américaine, co-responsable de l'équipe de l'Institut international des sciences spatiales d'Oumuamua. , « Au fur et à mesure que de futurs objets interstellaires seront découverts dans les années à venir, il sera très intéressant de voir si certains présentent des propriétés de type Oumuamua ». Si tel est le cas, cela peut indiquer que les processus décrits dans cette étude sont répandus.”

Référence : « Tidal fragmentation as the origin of 1I/2017 U1 (‘Oumuamua) » par Yun Zhang et Douglas N. C. Lin, 13 avril 2020, Astronomie de la nature.
DOI : 10.1038/s41550-020-1065-8


Bialy, S. & Loeb, A. Astrophys. J. Lett. 868, L1 (2018).

Loeb, A. Extraterrestre : le premier signe de vie intelligente au-delà de la Terre (John Murray, 2021).

Micheli, M. et al. Nature 559, 223–226 (2018).

Do, A., Tucker, M.A. et amp Tonry, J. Astrophys. J. Lett. 855, L10 (2018).

Mashchenko, S. Lun. Pas. R. Astron. Soc. 489, 3003–3021 (2019).

Stanford, P.K. Dépasser notre emprise : la science, l'histoire et le problème des alternatives non conçues (Oxford Univ. Press, 2006).

L'équipe ISSI d'Oumuamua Nat. Astron. 3, 594–602 (2019).

Seligman, D., Laughlin, G. & Batygin, K. Astrophys. J. Lett. 876, L26 (2019).


Le premier visiteur interstellaire 'Oumuamua n'est en fait pas si spécial

SEATTLE - Une roche spatiale en forme de cigare nommée 'Oumuamua a fait sensation lorsqu'elle est devenue le premier visiteur interstellaire découvert dans notre système solaire. Est-ce un astéroïde, une comète ou un vaisseau spatial extraterrestre ? Alors que les astronomes continuent de travailler pour répondre à ces grandes questions, une chose est devenue certaine : « Oumuamua n'est probablement pas si spécial.

En fait, il y a probablement des milliards et des milliards d'objets comme 'Oumuamua dérivant dans la galaxie de la Voie lactée, a déclaré Greg Laughlin, un astronome de l'Université de Yale, lors d'une conférence ici à la 233e réunion de l'American Astronomical Society. Plus précisément, il a estimé qu'il y en avait environ 10^26 dans notre seule galaxie.

Ainsi, bien que 'Oumuamua soit le premier et le seul visiteur interstellaire que les astronomes aient repéré dans le système solaire, ce type d'objet interstellaire n'est peut-être pas si rare, disent les astronomes. Au contraire, il est possible que nous ne les ayons tout simplement pas vus, parce que nous n'avons pas assez cherché. ['Oumuamua : le premier visiteur interstellaire du système solaire expliqué en photos]

Une nouvelle étude de l'Université de Harvard suggère qu'environ deux objets de type Oumuamua passent devant le soleil chaque année. L'article, publié le 4 janvier dans la revue pré-imprimée arXiv.org (et pas encore évalué par des pairs), offre une nouvelle façon d'en apprendre davantage sur la composition et l'origine d'Oumuamua : en comparant l'objet à d'autres comètes et astéroïdes observés dans le système solaire. En prenant en compte la densité estimée des comètes interstellaires, les chercheurs ont découvert que des objets de type Oumuamua "entrent en collision avec le soleil tous les 30 ans, tandis qu'environ deux passent dans l'orbite de Mercure chaque année".

À son approche la plus proche, le 9 septembre 2017, 'Oumuamua était à environ 0,26 UA (unités astronomiques, ou la distance moyenne Terre-Soleil) du soleil. Les astronomes utilisant le télescope Pan-STARRS 1 à Hawaï ont découvert l'objet environ un mois après son approche la plus proche de la Terre. Pan-STARRS 1 est chargé de rechercher des astéroïdes potentiellement dangereux près de la Terre.

Officiellement désignée 1I/2017 U1, la roche spatiale a reçu le surnom hawaïen de « Oumuamua, qui signifie « éclaireur » ou « visiteur de loin arrivant le premier », selon l'Union astronomique internationale, qui est chargée de nommer les corps dans l'espace. Mais les astronomes n'ont pas encore compris exactement ce qu'est 'Oumuamua, car il a des propriétés à la fois des comètes et des astéroïdes.

"Il y a beaucoup de mystères sur 'Oumuamua, mais il ne semble pas qu'il y ait quelque chose de complètement fou", a déclaré Laughlin, ajoutant que 'la découverte d'Oumuamua "implique qu'il y en a beaucoup là-bas. Le fait que Pan-STARRS a pu observer "Oumuamua signifie qu'il y a de l'ordre de 10^26 de tels objets dans notre propre galaxie flottant librement."

Ces objets ont une masse combinée d'environ 100 milliards de Terres, a déclaré Laughlin. Pour devenir un voyageur interstellaire, un objet comme 'Oumuamua pourrait être éjecté de son propre système solaire en recevant un coup de pouce gravitationnel d'une planète gazeuse géante ressemblant à celles de notre propre système solaire - Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.

Alors que le soleil de la Terre peut voir une roche spatiale semblable à Oumuamua osciller deux fois par an, 'Oumuamua "ne rencontrera jamais une autre étoile", a déclaré Laughlin. "Les chances qu'il se rapproche d'une autre étoile sont d'environ 1 sur 10^14, 10^15 ans, donc ces moments brefs et excitants de septembre et octobre ont été merveilleux pour nous, mais ils étaient vraiment l'époque de la vie d'Oumuamua. "


Origine du premier objet interstellaire connu ‘Oumuamua

Quelle est l'origine du célèbre objet interstellaire ‘Oumuamua ? Comment s'est-il formé et d'où vient-il ? Un article publié le 13 avril dans Nature Astronomy par ZHANG Yun des Observatoires astronomiques nationaux de l'Académie chinoise des sciences (NAOC) et Douglas NC Lin de l'Université de Californie à Santa Cruz, offre une première réponse complète à ce mystère, qui implique des forces de marée comme ceux ressentis par les océans de la Terre et explique toutes les caractéristiques inhabituelles de cet objet interstellaire.
‘Oumuamua a été découvert le 19 octobre 2017 par le Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System 1 (Pan-STARRS1) situé à Hawaï. En tant que premier objet interstellaire connu à visiter notre système solaire, ‘Oumuamua ne ressemble à rien d'autre dans le système solaire. Sa surface sèche, sa forme inhabituellement allongée et ses mouvements déroutants ont même conduit certains scientifiques à se demander s'il s'agissait d'une sonde extraterrestre.
"C'est vraiment un mystère", a déclaré ZHANG Yun, premier auteur de l'étude, "mais certains signes, comme ses couleurs et l'absence d'émission radio, indiquent que "Oumuamua est un objet naturel".
"Notre objectif est de proposer un scénario complet, basé sur un principe physique bien compris pour rassembler tous les indices alléchants", a déclaré Douglas Lin, co-auteur de l'étude.
On supposait généralement que le premier objet interstellaire découvert serait un corps glacé, comme les comètes. En effet, les objets glacés sont constamment jetés hors de leurs systèmes hôtes. Ils sont également beaucoup plus visibles en raison de leur coma apparent. Cependant, l'apparence sèche d'Oumuamua, semblable à celle des corps rocheux, comme les astéroïdes du système solaire, indique un scénario d'éjection différent.
“La découverte d'‘Oumuamua implique que la population d'objets interstellaires rocheux est beaucoup plus importante qu'on ne le pensait auparavant. En moyenne, chaque système planétaire devrait éjecter au total environ cent mille milliards d'objets comme ‘Oumuamua. Nous devons construire un scénario très efficace.” a déclaré ZHANG.
“Dans l'espace, certains objets s'approchent parfois très près d'un plus gros. Les forces de marée du plus grand peuvent perturber ces petits, comme ce qui est arrivé à la comète Shoemaker-Levy 9 lorsqu'elle est passée de près par Jupiter.”
ZHANG et Lin ont effectué des simulations informatiques à haute résolution pour modéliser la dynamique d'un objet volant de près par une étoile. Ils ont découvert que l'étoile peut diviser considérablement l'objet, s'il s'approche suffisamment de l'étoile, en fragments extrêmement allongés, puis les éjecter dans l'espace interstellaire.
« La forme allongée est plus convaincante lorsque nous considérons la transition de phase du matériau lors de la rencontre stellaire. Le rapport de l'axe long à l'axe court peut être encore supérieur à dix », a déclaré ZHANG. En raison du rayonnement stellaire intense, les surfaces des fragments fondent à très courte distance de l'étoile et se recondensent à des distances plus éloignées. Comme les fèves de chocolat fondantes, les matériaux de surface collent ensemble pour maintenir la forme allongée.
La diffusion de la chaleur consomme également de grandes quantités de substances volatiles. Ces fragments deviennent secs et ont une surface semblable à celle d'Oumuamua. ZHANG ajouté. “Cependant, une partie de la glace d'eau enfouie sous la surface peut être préservée. Ces glaces d'eau résiduelles pourraient être activées lors de son passage dans le système solaire pour provoquer son mouvement non gravitationnel.
"Le scénario de fragmentation des marées fournit non seulement un moyen de former un seul" Oumuamua, mais tient également compte de la vaste population d'objets interstellaires rocheux", a déclaré ZHANG.
Leurs calculs démontrent l'efficacité des marées stellaires à produire ce genre d'objets. Les progéniteurs possibles, y compris les comètes à longue période, les disques de débris et même les planètes, peuvent être transformés en pièces de la taille d'Oumuamua lors de rencontres stellaires. La densité numérique inférée des objets interstellaires est cohérente avec le taux d'occurrence de ‘Oumuamua’s.
Ce travail met en évidence la prolificité de la population d'objets interstellaires de type ‘Oumuamua entre les étoiles. Ces objets traversant des domaines de zones habitables, la perspective d'un transport de matière susceptible d'engendrer la vie par ces objets n'est pas à exclure.
"Ce travail fournit un récit plausible qui lie ses propriétés étranges au processus de formation des planètes qui est omniprésent dans la Voie lactée", a déclaré Gregory Laughlin, professeur d'astronomie à l'Université de Yale.
” ‘Oumuamua n'est que la pointe de l'iceberg. Nous prévoyons que de nombreux autres visiteurs interstellaires présentant des caractéristiques similaires seront découverts lors d'observations futures avec le prochain observatoire Vera C. Rubin », a déclaré Lin.
“C'est un domaine très nouveau. Ces objets interstellaires pourraient fournir des indices essentiels sur la façon dont les systèmes planétaires se forment et évoluent, et sur la façon dont la vie a commencé sur Terre », a déclaré ZHANG.
"Ce travail fait un travail remarquable en expliquant une variété de propriétés inhabituelles de "Oumuamua avec un modèle unique et cohérent", a déclaré Matthew Knight, astronome de l'Académie navale américaine, co-responsable de l'équipe de l'Institut international des sciences spatiales d'Oumuamua. , « Au fur et à mesure que de futurs objets interstellaires seront découverts dans les années à venir, il sera très intéressant de voir si certains présentent des propriétés de type Oumuamua. Si tel est le cas, cela peut indiquer que les processus décrits dans cette étude sont répandus.”

Document de recherche complet “La fragmentation des marées comme origine de 1I/2017 U1 (‘Oumuamua)” sur http://www.nature.com/articles/s41550-020-1065-87

Abstrait
Le premier objet interstellaire découvert (ISO), 'Oumuamua (1I/2017 U1) montre une surface sèche et rocheuse, une forme inhabituellement allongée, avec un rapport axe court à long c∕a ≲ 1∕6, une faible vitesse par rapport à la norme locale de repos (

10 km s−1), accélérations non gravitationnelles et culbutes sur une échelle de temps de quelques heures1,2,3,4,5,6,7,8,9. La densité numérique inférée (

3,5 × 1013−2 × 1015 pc−3) pour une population d'ISOs d'astéroïdes10,11 dépasse de ≥103 les ISOs cométaires12, contrairement au rapport beaucoup plus faible (≲10−2) d'objets rocheux/verglacés de la ceinture de Kuiper13. Bien que certains scénarios puissent provoquer l'éjection d'isos astéroïdes14,15, une théorie de la formation unifiée doit encore relier de manière exhaustive toutes les caractéristiques déroutantes d'Oumuamua et prendre en compte la population. Ici, nous montrons par des simulations numériques que les ISO de type Oumuamua peuvent être produites de manière prolifique par une fragmentation étendue des marées et éjectées lors de rencontres rapprochées de leurs corps parents riches en volatiles avec leurs étoiles hôtes. La résistance du matériau renforcée par le chauffage intensif lors des passages périastronaux permet l'émergence d'ISO triaxiaux extrêmement allongés de forme c∕a 1∕10, de tailles a ≈ 100 m et de surfaces rocheuses. Bien que les substances volatiles à basse température de sublimation (comme le CO) soient simultanément épuisées, l'H2O enfouie sous les surfaces est préservée dans ces ISO, fournissant une source de dégazage sans activités cométaires mesurables pour les accélérations non gravitationnelles d'Oumuamua lors de son passage à travers le système solaire interne. Nous déduisons que les progéniteurs des ISO de type Oumuamua peuvent être des comètes à longue période de la taille d'un kilomètre provenant des nuages ​​d'Oort, des planétésimaux résiduels de la taille d'un kilomètre provenant de disques de débris ou de corps de la taille d'une planète à quelques unités astronomiques, en orbite autour séquence d'étoiles ou de naines blanches. Ceux-ci fournissent des réservoirs abondants pour expliquer le taux d'occurrence d'Oumuamua.

Un étrange objet interstellaire pourrait être un éclat d'une planète morte
‘Oumuamua, le premier objet connu pour être venu d'au-delà du système solaire, pourrait avoir pris sa forme oblongue lorsqu'une planète a été déchiquetée par une étoile lointaine.
Un visiteur inhabituel a traversé le système solaire à la fin de 2017, un petit objet rocheux qui n'est pas originaire du voisinage de la Terre, mais est né dans un système stellaire très, très loin.
Le visiteur interstellaire - nommé 'Oumuamua par l'équipe qui l'a découvert, ce qui se traduit approximativement de l'hawaïen par "un messager de loin arrivant le premier" - a fourni plus que quelques énigmes. Repéré pour la première fois par le projet Pan-STARRS à l'observatoire Haleakalā à Maui, l'objet en chute libre s'est accéléré d'une manière qui ne pourrait pas être expliquée par la gravité seule. Et sur la base de la lumière qu'il reflétait, ‘Oumuamua semblait être un objet allongé en forme de cigare – une forme différente de tout ce que l'on voit dans notre propre système solaire.
De nouvelles simulations informatiques révèlent une histoire d'origine possible pour cet étrange objet interstellaire : un monde a été mis en pièces par son étoile d'origine, laissant derrière lui un sillage de longs fragments minces. Certains de ces fragments auraient été lancés dans l'espace interstellaire, et des millions, voire des milliards d'années plus tard, ‘Oumuamua a atteint notre système solaire. Les simulations indiquent trois types possibles de systèmes domestiques pour ‘Oumuamua, et le travail explique à la fois la forme allongée et le mouvement curieux du visiteur interstellaire.
"'Oumuamua fournit beaucoup de problèmes pour expliquer son origine", explique Yun Zhang, chercheur à l'Observatoire de la Côte d'Azur en France et auteur principal d'une étude sur les simulations publiée aujourd'hui dans Nature Astronomy. « Avant notre étude, aucune solution ne pouvait produire une forme aussi allongée. »
Un mystère de l'au-delà
Les astronomes ont toujours soupçonné que des objets interstellaires se promenaient dans notre système solaire – ce n'était qu'une question de temps avant que nous en apercevions un. Mais ils ont deviné que ces objets ressembleraient davantage à la comète interstellaire récemment découverte Borisov. Monde en décomposition avec un halo glacial, Borisov ressemble aux objets gelés du système solaire extérieur.
«Avec Borisov, nous obtenons exactement ce à quoi nous nous attendons qu'un visiteur interstellaire agisse et fasse. Tout y est complètement ordinaire », explique Greg Laughlin, professeur d'astronomie à l'Université de Yale. "Et c'est un contraste saisissant avec 'Oumuamua, où littéralement rien à propos de 'Oumuamua n'était ordinaire."
Au lieu d'être glacé et semblable à une comète, ‘Oumuamua était rocheux et sec, ressemblant plus à un astéroïde. Il était trop petit et trop sombre pour observer la surface directement, alors les astronomes ont déduit sa forme en fonction de la façon dont il réfléchissait la lumière lorsqu'elle tombait. Sa forme étrange et allongée a immédiatement provoqué des spéculations sur ses origines, et alors que les astronomes continuaient d'observer le passage d'Oumuamua, ils ont remarqué de curieuses accélérations attribuées à la vapeur d'eau jaillissant de sous sa surface.
Pas plus tard que l'année dernière, l'origine d'Oumuamua était encore un mystère, mais "toutes ces énigmes peuvent être résolues par notre scénario", dit Zhang.
Comment faire un cigare de l'espace
Zhang et son collègue Doug Lin de l'Université de Californie à Santa Cruz, ont envisagé la possibilité que 'Oumuamua provienne d'un système avec des planètes ou des planétésimaux plus petits en orbite autour d'une petite étoile centrale dense - quelque chose avec une gravité suffisante pour détruire les mondes qui s'approchent trop près. sans les brûler au préalable.
L'équipe a tracé les trajectoires de trois types d'objets en orbite autour de ces étoiles : des planétésimaux d'un demi-mile de large, des objets gelés similaires aux comètes et des planètes plus grandes telles que les super-Terres.
Zhang et Lin ont découvert que si l'un de ces objets s'approche à environ 220 000 milles de son étoile hôte, il sera tourné, étiré et déchiqueté par la gravité de l'étoile, un processus que les astronomes appellent la perturbation des marées. Plus l'objet est petit, plus il doit se rapprocher pour être déchiré. Selon la composition du monde parent, certains des fragments pourraient être des objets extrêmement allongés comme ‘Oumuamua. Et en raison de la violence de ce processus, de nombreux fragments se lanceraient dans l'espace interstellaire, pour ne jamais revenir.
"La nature ne fabrique pas beaucoup d'objets ressemblant à des éclats", dit Laughlin. « Donc, le fait que la perturbation des marées le fasse naturellement en fait une idée très convaincante à explorer, et ils ont fait un travail très complet et minutieux pour explorer cette option. »

Les simulations suggèrent également que lorsque les mondes parents sont déchirés, la chaleur de l'étoile fait fondre les fragments et vaporise toute l'eau près de la surface. Mais des poches de glace enfouies profondément à l'intérieur des fragments survivent, ce qui pourrait expliquer les hypothétique jets de vapeur d'eau qui ont poussé 'Oumuamua lorsqu'il s'est approché de notre soleil.
Lorsque ces fragments planétaires fondent et se resolidifient, la roche devient plus solide et forme une croûte externe dure, comme du chocolat fondu et refroidi. « Il est plus difficile de démonter à nouveau une fois que la surface a gelé », explique Zhang. Ce processus de trempe pourrait expliquer pourquoi ‘Oumuamua ne s’est pas complètement effondré au passage de notre soleil, contrairement à Borisov, qui s’est récemment brisé en sortant du système solaire.
Forme de cigare ou crêpe ?
Les simulations expliquent très bien comment des objets comme ‘Oumuamua peuvent se former, explique Michele Bannister de l’Université néo-zélandaise de Canterbury, qui étudie également les objets interstellaires. "Je pense que certains des mécanismes qu'ils examinent sont plus probables que d'autres", dit-elle, notant qu'une comète a le plus de sens en tant que corps parent pour 'Oumuamua, alors qu'une planète de la taille d'une super-Terre n'est pas aussi convaincant.
Mais elle et Laughlin introduisent une nouvelle ride dans le mystère: ils sont sceptiques quant au fait que «Oumuamua est en fait un objet en forme de cigare, pointant du doigt un article publié l'été dernier qui a revisité les observations originales de l'objet. La nouvelle analyse conclut que « Oumuamua peut en fait avoir une forme de crêpe – une forme que Bannister compare à un pita bourré, similaire à un objet du système solaire externe appelé MU69 ou Arrokoth.
« Nous avons fait voler [le vaisseau spatial] New Horizons au-delà d'Arrokoth et que trouvons-nous ? Nous trouvons deux pains pita bourrés collés ensemble », dit Bannister. "C'est intéressant et suggestif."
Si ‘Oumuamua n’est pas un fragment rocheux allongé, alors sa véritable origine reste enveloppée.
"Si vous supposez que l'objet était en forme de cigare, c'est une description de bout en bout très plausible de ce que c'était", dit Laughlin. "Mais s'il est vrai que 'Oumuamua est une chose en forme de crêpe, alors cela remet le tout dans la zone de pur mystère."


Origine du premier objet interstellaire connu &rsquoOumuamua &ndash expliquant sa forme mystérieuse et son mouvement déroutant

Quelle est l'origine du célèbre objet interstellaire &lsquoOumuamua ? Comment s'est-il formé et d'où vient-il ? Un article publié le 13 avril 2020 dans Astronomie de la nature par ZHANG Yun des Observatoires astronomiques nationaux de l'Académie chinoise des sciences (NAOC) et Douglas NC Lin de l'Université de Californie à Santa Cruz, offre une première réponse complète à ce mystère, qui implique des forces de marée comme celles ressenties par les océans de la Terre et explique tout les caractéristiques inhabituelles de cet objet interstellaire.

&lsquoOumuamua a été découvert le 19 octobre 2017 par le Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System 1 (Pan-STARRS1) situé à Hawaï. En tant que premier objet interstellaire connu à visiter notre système solaire, &lsquoOumuamua ne ressemble absolument à rien d'autre dans le système solaire. Sa surface sèche, sa forme inhabituellement allongée et son mouvement déroutant ont même conduit certains scientifiques à se demander s'il s'agissait d'une sonde extraterrestre.

Cette illustration montre le processus de perturbation des marées qui peut donner naissance à des objets de type &lsquoOumuamua. Crédit : NAOC/Y. Zhang

"C'est vraiment un mystère", a déclaré ZHANG Yun, premier auteur de l'étude, &ldquomais certains signes, comme ses couleurs et l'absence d'émission radio, indiquent que &lsquoOumuamua est un objet naturel.&rdquo

"Notre objectif est de proposer un scénario complet, basé sur des principes physiques bien compris pour rassembler tous les indices alléchants", a déclaré Douglas Lin, co-auteur de l'étude.

On supposait généralement que le premier objet interstellaire découvert serait un corps glacé, comme les comètes. En effet, les objets glacés sont constamment jetés hors de leurs systèmes hôtes. Ils sont également beaucoup plus visibles en raison de leur coma apparent. Cependant, l'aspect sec de &lsquoOumuamua&rsquos, semblable aux corps rocheux, comme les astéroïdes dans le système solaire, indique un scénario d'éjection différent.

&ldquoLa découverte de &lsquoOumuamua implique que la population d'objets interstellaires rocheux est beaucoup plus importante qu'on ne le pensait auparavant. En moyenne, chaque système planétaire devrait éjecter au total environ cent mille milliards d'objets comme &lsquoOumuamua. Nous devons construire un scénario très efficace », a déclaré ZHANG. &ldquoDans l'espace, certains objets s'approchent parfois très près d'un plus gros. Les forces de marée du plus grand peuvent perturber ces petits, comme ce qui est arrivé à la comète Shoemaker-Levy 9 lorsqu'elle est passée de près par Jupiter.

Un objet de type &lsquoOumuamua produit par une simulation du scénario de perturbation de marée proposé par Zhang et Lin. Crédit : NAOC/Y. Zhang (Contexte : ESO/M. Kornmesser)

ZHANG et Lin ont effectué des simulations informatiques à haute résolution pour modéliser la dynamique d'un objet volant de près par une étoile. Ils ont découvert que l'étoile peut considérablement diviser l'objet, s'il s'approche suffisamment de l'étoile, en fragments extrêmement allongés, puis les éjecter dans l'espace interstellaire.

&ldquoLa forme allongée est plus convaincante lorsque nous considérons la transition de phase du matériau lors de la rencontre stellaire. Le rapport de l'axe long sur l'axe court peut être encore supérieur à dix », a déclaré ZHANG. En raison du rayonnement stellaire intense, les surfaces des fragments fondent à très courte distance de l'étoile et se recondensent à des distances plus éloignées. Comme les fèves de chocolat fondantes, les matériaux de surface collent ensemble pour maintenir la forme allongée.

&ldquoLa diffusion de chaleur consomme également de grandes quantités de substances volatiles. Ces fragments deviennent secs et ont une surface semblable à celle d'Oumuamua. ZHANG a été ajouté. &ldquoCependant, une partie de la glace d'eau enfouie sous la surface peut être conservée. Ces glaces d'eau résiduelles pourraient être activées lors de son passage dans le système solaire pour provoquer son mouvement non gravitationnel.

Une impression d'artiste de &lsquoOumuamua. Crédit : ESO/M. Kornmesser

&ldquoLe scénario de fragmentation des marées fournit non seulement un moyen de former un seul &lsquoOumuamua, mais tient également compte de la vaste population d'objets interstellaires rocheux.&rdquo ZHANG a déclaré. Leurs calculs démontrent l'efficacité des marées stellaires à produire ce genre d'objets. Les progéniteurs possibles, y compris les comètes à longue période, les disques de débris et même les planètes, peuvent être transformés en morceaux de la taille d'Oumuamua lors de rencontres stellaires. La densité numérique inférée des objets interstellaires est cohérente avec le taux d'occurrence de &lsquoOumuamua&rsquos.

Ce travail met en évidence la prolificité de la population d'objets interstellaires de type &lsquoOumuamua entre les étoiles. Ces objets traversant des domaines de zones habitables, la perspective d'un transport de matière susceptible de générer la vie par ces objets n'est pas à exclure.

"Ce travail fournit un récit plausible qui lie ses propriétés étranges au processus de formation des planètes qui est omniprésent dans la Voie lactée", a déclaré Gregory Laughlin, professeur d'astronomie à l'Université de Yale.

&rdquo &lsquoOumuamua n'est que la pointe de l'iceberg. Nous prévoyons que de nombreux autres visiteurs interstellaires présentant des caractéristiques similaires seront découverts lors d'observations futures avec le prochain observatoire Vera C. Rubin », a déclaré Lin.

&ldquoIl s'agit d'un tout nouveau domaine. Ces objets interstellaires pourraient fournir des indices essentiels sur la façon dont les systèmes planétaires se forment et évoluent, et sur la façon dont la vie a commencé sur Terre. », a déclaré ZHANG.

&ldquoCe travail fait un travail remarquable en expliquant une variété de propriétés inhabituelles de &lsquoOumuamua avec un modèle unique et cohérent&rdquo, a déclaré l'astronome de l'Académie navale américaine Matthew Knight, co-chef de l'équipe de &lsquoOumuamua International Space Science Institute, &ldquoComme les futurs objets interstellaires sont découverts dans coming years, it will be very interesting to see if any exhibit &lsquoOumuamua-like properties. If so, it may indicate that the processes described in this study are widespread.&rdquo

Reference: &ldquoTidal fragmentation as the origin of 1I/2017 U1 (&lsquoOumuamua)&rdquo by Yun Zhang and Douglas N. C. Lin, 13 April 2020, Astronomie de la nature.
DOI: 10.1038/s41550-020-1065-8


Exploration Goals

Another insight Zuckerman offers is the deep connection that exists between telescopic surveys and interstellar probes. In this, he expands on an argument he made in a 1981 study where he argued that space telescopes in interplanetary space could survey exoplanet atmospheres (a prescient observation), reduce the cost of uncrewed interstellar missions, and even assist in directed panspermia efforts.

“NASA’s Perseverance is only the most recent of a string of spacecraft sent to explore Mars, rather than, say, Mercury or Venus this is because our telescopes have long provided ample motivation to go to Mars above all other planets,” Zuckerman argues in this recent paper. “Similar considerations, but for space-based telescopes, hold for exploration of extrasolar planets.”

Last, but not least, Zuckerman compares the capabilities of existing space telescopes to what could realistically be expected aboard a spacecraft that was the size and profile of ‘Oumuamua. On top of that, the scientific motivations for space telescopes are also entirely clear, whereas interstellar mission concepts are fraught with all kinds of questions concerning validity and cost-effectiveness. En résumé:

“The fleeting capabilities of any such flyby probe are vastly inferior to the power of space telescopes operational for eons of time in the interplanetary space of the alien civilization. Although it has proven difficult for astronomers to construct a compelling picture of ‘Oumuamua based on conventional astronomical objects, the discussion in the present paper demonstrates the logical impossibility of an explanation that involves flybys of alien probes.”

Swarm of laser-sail spacecraft leaving the solar system. Credit: Adrian Mann/i4is

New Theory Perfectly Explains ‘Oumuamua Naturally: It’s A Nitrogen Iceberg

A massive collision of large objects in space can cause the ejection of enormous numbers of . [+] fragments of material on the larger object's outer layers. If, in most stellar systems, worlds like Pluto are abundant and so are energetic collisions, up to a quadrillion icy fragments of

100 meters in size could exist in the interstellar medium for every solar system like our own.

In 2017, scientists discovered an object passing through our Solar System that was unlike anything else we had ever seen. For the first time, we discovered an object that originated from beyond our Solar System that was in the process of actively passing through our local neighborhood. At closest approach, it came inside even the orbit of Mercury, and was discovered a mere 23 million kilometers from Earth: closer than any other planet ever gets to our world. Named ‘Oumuamua — Hawaiian for “messenger from the distant past” — it has a number of properties that make it unlike any other comet or asteroid discovered so far.

While one astronomer has been publicly promoting the idea that instead of being a naturally occurring object, ‘Oumuamua might be an alien spacecraft of some sort, that type of wild speculation normally occurs only once the mundane explanations have been carefully considered and ruled out. That not only hasn’t occurred for ‘Oumuamua, as many hypotheses remain in play, but a new one presented at the 2021 Lunar and Planetary Science conference by Alan Jackson and Steve Desch could be the best explanation yet: ‘Oumuamua could be a new class of nitrogen ice fragments, arising from collisions occurring on Pluto-like worlds. Not only does this further disfavor the “aliens” hypothesis, but it makes a set of bold new predictions that we should be able to test in very short order.

An animation showing the path of the interstellar interloper now known as ʻOumuamua. The combination . [+] of speed, angle, trajectory, and physical properties all add up to the conclusion that this came from beyond our Solar System, but we were unable to discover it until it was already past Earth and on its way out of the Solar System.

When ‘Oumuamua came through our Solar System in 2017, it was only discovered because of the Pan-STARRS telescope: an automated survey that takes pictures of about 75% of the entire sky every one-to-two nights. Most objects in the sky are fixed: they neither change their position appreciably from night-to-night nor change in brightness. The ones that do change, however, are the ones that an automated sky survey like this is exquisite for finding, measuring, and characterizing.

This method helps reveal variable stars, transient phenomena like supernovae and tidal disruption events, and objects that are very close to us, as they will appear to move relative to the background of otherwise fixed stars. While tens of thousands of such objects have been discovered with Pan-STARRS, ‘Oumuamua was quickly recognized as being out of the ordinary. The first clue was perhaps the most important one: its orbit was far too eccentric to have originated in our Solar System. Even with a gravitational kick from a giant planet, the speed at which it was exiting the Solar System — 26 km/s — was far too great for it to have originated in our own backyard.

There Is Only One Other Planet In Our Galaxy That Could Be Earth-Like, Say Scientists

29 Intelligent Alien Civilizations May Have Already Spotted Us, Say Scientists

Super Solstice Strawberry Moon: See And Stream Summer’s Biggest, Brightest And Best Moonrise This Week

This was no comet or asteroid, but an interloper from beyond our Solar System, temporarily passing through our neighborhood from interstellar space.

Because of the brightness variations seen in interstellar object 1I/'Oumuamua, where it varies by a . [+] factor of 15 from its brightest to its faintest, astronomers have modeled that it is very likely an elongated, tumbling object. It could be cigar-shaped, pancake-shaped, or irregularly darkened, but it should be tumbling regardless.

nagualdesign / Wikimedia Commons

‘Oumuamua, when it was discovered, was relatively close to Earth, but was also already on its way out of the Solar System. Each of its observed properties were consistent with other discovered objects, but this particular combination of characteristics is something new entirely. To the best indications of our measurements, we found that ‘Oumuamua was:

  • rather on the small side, at just 100-300 meters wide,
  • very red in color, reflecting light similarly to some of the Trojan asteroids found around Jupiter,
  • devoid of a coma or tail, both of which we normally see with comets that come this close to the Sun,
  • variable in brightness, where every 3.6 hours it brightened and dimmed by a factor of about 15,
  • and it deviated from the orbit it should have followed from purely gravitational effects alone, as though there were a slight additional acceleration of about

Each of these properties, on its own, wouldn’t be such a big deal, as there are many plausible explanations. The brightness variations, for example, could be explained by an elongated, tumbling, cigar-like object, or a flat, thin, tumbling, pancake-like object, or a spheroidal, multi-toned, spinning object, like Saturn’s half-darkened moon Iapetus.

The two-toned nature of Iapetus was a mystery for some 300+ years, but was finally solved by the . [+] Cassini mission in the 21st century. Iapetus is an icy world, but one hemisphere has been darkened by material accreted from Saturn's captured centaur-like moon: Phoebe. The darkened hemisphere will boil away ices, while those ices can settle and remain quasi-stable on the light side.

But taken together, one thing is clear: this object is the first of a fundamentally new class of objects that are out there. Figuring out exactly what it is and how it fits into the broader population of what’s lurking in interstellar space is the key to understanding what’s going on. In theory, there should be lots of objects populating the space between the stars in our galaxy. Every time we form new stars in our galaxy, there are plenty of gravitational clumps that don’t quite grow to the size and mass required to create stars that results in “failed” stellar systems: rogue planets, brown dwarfs, and larger numbers of even lower mass objects that should simply travel through the galaxy.

Additionally, the stars that do form will have protoplanetary discs, which form planetesimals that eventually grow into mature stellar systems of their own. During this process, however, a multitude of objects of various sizes form and get ejected, from trillions upon trillions of small rocky and icy bodies to a few thousand Pluto-sized worlds to even a few Earth-sized or larger objects. All told, even though our galaxy has somewhere around 400 billion stars in it, we might have somewhere closer to

10 25 modest-sized (or larger) objects freely floating through the interstellar medium in our galaxy.

This very deep combined image shows the interstellar asteroid ‘Oumuamua at the centre of the . [+] picture. It is surrounded by the trails of faint stars that are smeared as the telescopes tracked the moving asteroid. This image was created by combining multiple images from ESO’s Very Large Telescope as well as the Gemini South Telescope. The object is marked with a blue circle and appears to be a point source, with no surrounding dust.

The question you want to ask, as a scientist searching for a mundane explanation for ‘Oumuamua, is what types of objects ought to exist in great numbers throughout the galaxy, and will any of them have properties that are consistent with what we saw when this interstellar interloper passed through our cosmic backyard?

Small analogues to asteroids have been suggested, but the issue there is that asteroids tend to outgas if they have volatile molecules on their surface, and the amount of outgassing required to produce the accelerations we saw are right at the limits of what our instruments should have been able to observe, and yet we saw no evidence for outgassing.

In fact, the gas problem is very significant: we detected no dust, no carbon monoxide, no water, and no carbon dioxide, which are all found abundantly for both asteroids and comets in our Solar System. If ‘Oumuamua is a body like the ones we find in our Solar System, our direct observations suggest that it’s extremely depleted, or low in volatiles.

And yet, volatiles are exactly what’s required to create outgassing, which is the primary culprit in non-gravitational accelerations of this magnitude. Basically, we saw large accelerations that indicate outgassing, but found no outgassing material itself, and that’s the largest mystery we need to solve concerning this object.

Even asteroids contain substantial amounts of volatile compounds, and can often develop tails when . [+] they approach near the Sun. Even though ʻOumuamua may not have a tail or coma, there is very likely an astrophysical explanation for its behavior that is related to outgassing, so long as it comes from a molecule whose signature we wouldn't have detected.

Last year, an interesting proposal was put forward: perhaps ‘Oumuamua wasn’t rich in dust, carbon monoxide, water, or carbon dioxide, but a different volatile molecule, like hydrogen gas. If molecular hydrogen covered merely 6% of the surface of ‘Oumuamua, scientists Darryl Seligman and Greg Laughlin calculated, the sublimation of those ices once ‘Oumuamua entered our Solar System could have caused that extra acceleration, all while avoiding detection by even our best instruments of the day.

That idea, however, runs into a particular problem: hydrogen ice sublimates away very quickly, even in interstellar space. By the time even 100 million years goes by — approximately the amount of time it takes naturally occurring objects to hop from one star to another nearby star — an object many times the size of ‘Oumuamua would have evaporated entirely.

The particular idea of hydrogen ice seems unlikely for this reason, but considering that possibility brought up an interesting alternative: perhaps there are other abundant molecules out there that could appear abundantly on the surface of naturally occurring objects, and perhaps their sublimation could explain both the non-gravitational acceleration of ‘Oumuamua while also remaining consistent with the lack of volatiles seen.

Various ices, their molecular composition, and the size, albedo (reflectivity), and observed . [+] acceleration of 'Oumuamua. Note that nitrogen ice, for a

25 meter spherical object and with an albedo of about 0.64, can reproduce the observed acceleration of 'Oumuamua and still remain consistent with the full suite of other observations.

Alan P. Jackson & Steven J. Desch, LPI Contrib. No. 2548

One interesting candidate that hasn’t been considered until this new work is the possibility of molecular nitrogen (N2) ice. Nitrogen ice is seen abundantly on large outer Solar System objects, including Pluto and Triton, the two largest known bodies that originated in our Solar System’s Kuiper Belt. (Yes, Triton, the largest moon of Neptune, is a captured Kuiper Belt object that is significantly larger and more massive than Pluto.)

These nitrogen ices cover large portions of the surfaces of the largest Kuiper Belt objects, and reflect about ⅔ of the Sun’s light, while absorbing the other third. Nitrogen ice on both Pluto and Triton is several kilometers thick today, but that’s the nitrogen ice that remains after orbiting the Sun for more than 4 billion years. It’s theorized that, early on in the history of the Solar System, those nitrogen ice layers might have been tens of kilometers thick instead.

In addition, our Solar System should have had a much larger, thicker, more massive Kuiper Belt early on, prior to the outward migration of our outermost planets, including Neptune. In the early stages of our Solar System, there may have been hundreds or even thousands of large objects comparable in size to Pluto, compared to just a handful today.

Triton, at left, as imaged by Voyager 2, and Pluto, at right, as imaged by New Horizons. Both worlds . [+] are covered in a mix of nitrogen, carbon dioxide, and water-based ices, but Triton is larger and has a significantly higher density. If Triton were returned to the Kuiper belt, it would be the largest, most massive body out there. Voyager 2's encounter with Triton is the reason for its uniquely southerly trajectory.

NASA/JPL/USGS (L), NASA/JHUAPL/SWRI (R)

But this is where things get interesting. When a large planet like Neptune comes close to a belt of lower-mass objects, the gravitational force begins to scatter those objects. Some will collide with one another some will get hurled into the Sun some will get kicked out of the Solar System entirely. While the majority of the mass will remain on these large worlds, there will be large populations of very small objects — just tens or hundreds of meters across — arising from the collisions that occur.

In particular, the outer layers of these Pluto-like worlds, consisting mostly of water and/or nitrogen ices, will have large chunks ejected from them and kicked out into space during this process. What’s remarkable about this hypothesis is that analyzing it predicts the following:

    for a solar system like ours, a total of about

10 15 (one quadrillion) icy fragments of around

Pluto, the largest body presently in the Kuiper Belt, has its surface covered in a layer of ices . [+] that's multiple kilometers thick. The dominant ices are nitrogen, carbon dioxide, and water vapor, and the ice layers were likely thicker in the past. Early collisions could have kicked up enormous quantities of ice fragments: up to 10^15 at

100 meter sizes for each stellar system in our galaxy.

Now, you have to realize that the number one job any scientist has, when proposing any new idea, is to scrutinize it as rigorously as possible. We don’t simply have ideas and try to find the evidence that supports them we do everything we can to try and poke holes in the idea, and to consider all of the physical constraints and restrictions that nature places on whatever idea we’ve concocted. In particular, we have to make sure that even when all of the restrictions we mentioned earlier still apply, the idea remains valid.

Would a nitrogen ice fragment of this size live long enough? As they travel through the interstellar medium, they will erode, but will survive for at least 500 million years, on average, with larger fragments lasting longer this is acceptable.

Could a fragment like this be moving at the relatively slow speeds we saw: 26 km/s? It appears so stellar systems start out with speeds of 5-to-10 km/s relative to us, and gravitational interactions with other stars increase that to

20-50 km/s over billions of years.

How abundant would we predict nitrogen ice fragments are based on this analysis? This one is answered directly in the conference proceedings, “if other stellar systems have a similar ejecta profile to the Solar system we expect about 4% of bodies in the ISM to be N2 ice fragments, making ‘Oumuamua a mildly unusual body, but not exceptional.”

And would there be a signature of this in our own Solar System? Yes if these nitrogen ice fragments are created from early collisions, we anticipate that approximately

0.1% of all Oort cloud objects, presently beyond the limits of our observing capabilities, will be composed of N2 glace.

An illustration of the young solar system around the star Beta Pictoris. Collisions between objects . [+] in the early Kuiper belt will kick up large amounts of icy fragments, largely composed of nitrogen and water, and could be responsible for a sizeable percentage of the total number of objects in the interstellar medium today.

In science, it’s of paramount importance to make your predictions as concrete as possible when you’re coming up with a hypothetical explanation for what could cause an unusual observed phenomenon. ‘Oumuamua is definitely in a class by itself right now, but knowing what to anticipate can help us as we look to characterize this new class of objects: the bodies that populate the interstellar medium.

There’s a compelling case to be made that collisions between large objects in the Kuiper Belts of other stellar systems will kick up enormous quantities of ice fragments: largely made of water and nitrogen ices. Those fragments, along with many other objects, get ejected into the interstellar medium, where they travel through the galaxy indefinitely, until they evaporate entirely or happen to strike another object.

Careful analysis yields a prediction that about 4% of all such objects in the interstellar medium will be nitrogen ice fragments. With the Large Synoptic Survey Telescope at the Vera Rubin Observatory coming online within the next few months, it might not be long before the mystery of ‘Oumuamua and other interstellar interlopers is finally solved. When that day comes, remember the importance of ice fragments and early collisions on exo-Plutos!


The Uncensored Guide To ‘Oumuamua, Aliens, And That Harvard Astronomer

This very deep combined image shows the interstellar object ‘Oumuamua at the centre of the picture. . [+] It is surrounded by the trails of faint stars that are smeared as the telescopes tracked the moving interloper. This image was created by combining multiple images from ESO’s Very Large Telescope as well as the Gemini South Telescope. The object is marked with a blue circle and appears to be a point source, with no surrounding dust.

In 2017, an astronomical event occurred that was unlike any other: for the first time, we observed an object that we are certain originated from beyond our Solar System. Initially, its origin was a hot topic of contention. Was it a comet, albeit one with an unusual orbit? Was it an asteroid, on account of the fact that it didn’t develop a notable tail? Or was it something entirely unique: a visitor from elsewhere in the galaxy, and the first example of an entirely new class of object? Named ‘Oumuamua — Hawaiian for “messenger from the distant past” — it became a spectacular discovery, and a window into what objects exist throughout interstellar space.

But one scientist, enamored with his own hypothesis and ignoring the large amounts of research done by other professionals who specialize in this particular field, has embarked on a public crusade to convince the world of the most far-fetched explanation for this natural phenomenon: aliens. For the better part of the past four years, Harvard astronomer Avi Loeb has appeared all over the media to gather public support for an idea that absolutely defies the scientific evidence. Contrary to the narratives you’ll find elsewhere, including in Loeb’s new book, Extraterrestrial: The First Sign of Life Beyond Earth, this is not a possibility worth taking seriously as a scientist. A straightforward look at the evidence shows us why.

The orbits of the planets and comets, among other celestial objects, are governed by the laws of . [+] universal gravitation. The objects that are gravitationally bound to our Sun all have an eccentricity of less than 1, while those that become unbound will have their eccentricities cross over to be greater than 1. An eccentricity over 1.06 or so indicates an origin from beyond our Solar System.

Kay Gibson, Ball Aerospace & Technologies Corp

According to the law of gravity, every object that’s gravitationally influenced by the Sun will take one of four orbital paths:

  • circular, with an eccentricity of 0,
  • elliptical, with an eccentricity greater than 0 but less than 1,
  • parabolic, with an eccentricity exactly equal to 1,
  • or hyperbolic, with an eccentricity greater than 1.

Before 2017, we had seen a few objects with eccentricities that were 1 or greater, but only by a tiny amount: values like 1.0001 or so. Even with a kick from Jupiter, the fastest-moving Solar System object ever seen only reached an eccentricity of 1.06. This corresponds to an object escaping the Sun’s gravity, but only by a tiny amount. By the time an object like this makes it to interstellar space, it will only have a speed of

There Is Only One Other Planet In Our Galaxy That Could Be Earth-Like, Say Scientists

29 Intelligent Alien Civilizations May Have Already Spotted Us, Say Scientists

Super Solstice Strawberry Moon: See And Stream Summer’s Biggest, Brightest And Best Moonrise This Week

But for ‘Oumuamua, it was an entirely different story. It immediately became clear that this object was something special, as its eccentricity was about 1.2, corresponding to an escape speed that was more like 26 km/s. It was the fastest-moving naturally occurring object to leave the Solar System with such a speed, a phenomenon that would be impossible from even an ideal gravitational interaction with a planet like Jupiter or Neptune, which weren’t in the path of ‘Oumuamua at any point. Clearly, it must have originated from outside of our neighborhood.

The Pan-STARRS1 Observatory atop Haleakala Maui at sunset. By scanning the entire visible sky to . [+] shallow depth but frequently, Pan-STARRS can automatically find any moving object within our Solar System above a specific apparent brightness. The discovery of 'Oumuamua was made in exactly that fashion, by tracking its motion relative to the background of fixed stars.

Theoretically, this lines up with a population of objects we’ve long expected to be there, but hadn’t found until now: the analogue of asteroids, comets, Kuiper belt objects, and Oort cloud objects from other solar systems. We’ve long known that objects like this routinely get ejected from our own cosmic backyard, and likely have for billions of years, dating all the way back to the formation of the Sun and the planets. We’ve witnessed other solar systems forming similarly, and we’ve fully anticipated that there ought to be millions or even billions of these objects for every star in our galaxy.

According to simulations and calculations, many of these objects should pass through our Solar System on an annual basis, but we wouldn’t be able to identify them unless we started taking regular, almost nightly pictures of the entire sky to great sensitivity, over and over again. That’s exactly what the Pan-STARRS telescope (above) — the precursor to the Vera Rubin Observatory — has been doing for years now, and it was that very telescope that discovered ‘Oumuamua. It marks the first detection of an interstellar interloper, and that’s the designation that scientists eventually settled on when it came to classifying this object.

An animation showing the path of the interstellar interloper now known as ʻOumuamua. The combination . [+] of speed, angle, trajectory, and physical properties all add up to the conclusion that this came from beyond our Solar System, but we were unable to discover it until it was already past Earth and on its way out of the Solar System.

Of course, the only reason we found this one is that it managed to get so close to the Sun, a rare occurrence for objects such as this. It actually passed interior to Mercury’s orbit: where our telescopes rarely scan, because you never want to run the risk of accidentally pointing your telescope at the Sun. We didn’t actually discover it until it had crossed over to the other side of Earth’s orbit, when it was on its way out of the Solar System. We found it when it was near its closest to Earth: 23,000,000 kilometers away.

When it made its closest approach to the Sun, it was moving incredibly fast: up to 88 km/s, or three times the speed that Earth orbits the Sun. But we were lucky to image it at all. It was small (only about 100 meters long), faint, and very red in color, similar to the Trojan asteroids we see in orbit around Jupiter. Its color is different from the icy bodies we know of, failing to match up with comets, Kuiper belt objects, or even centaurs, and follow-up observations revealed a certain amount of boring-ness to ‘Oumuamua, as it displayed no molecular or atomic absorption or emission features. In fact, if it weren’t for two odd features about this object, there would have been very little to note about it, other than the fact that it exists and has the trajectory we observed.

Because of the brightness variations seen in interstellar object 1I/'Oumuamua, where it varies by a . [+] factor of 15 from its brightest to its faintest, astronomers have modeled that it is very likely an elongated, tumbling object. The size ratio of its long axis to its short axis may be approximately 8-to-1, similar to weathered, elongated rocks found at the bottom of rivers.

nagualdesign / Wikimedia Commons

The first odd feature about ‘Oumuamua was noticed in October of 2017, shortly following its discovery. Because it was relatively close to Earth but also moving away very quickly, we only had a short window of time to do follow-up observations, and a series of telescopes set their sites on this interstellar oddity. Over a timescale of about 3.6 hours — but not periodically like clockwork — the object varied in brightness by about a factor of 15. Objects like comets or asteroids might vary by a few percent, or even a factor of 2, but a factor of 15 is unheard of. The leading explanation from models of this object is that it must be both elongated and tumbling, which would explain its regular, severe brightness variations.

The reason this is such a good explanation is that unless there’s some mechanism for obscuring the light from this object on one side, like an interstellar analogue of Saturn’s two-toned moon Iapetus, or perhaps dust or outgassing, a change in the object’s apparent size could explain the large brightness variations. It’s not a surprise that this object would be tumbling, but seeing an object so thoroughly elongated, like a rock that’s spent a very long time being weathered in a river or ocean, makes this object all the more interesting.

The nominal trajectory of interstellar asteroid ʻOumuamua, as computed based on the observations of . [+] October 19, 2017 and thereafter. The observed trajectory deviated by an acceleration that corresponds to an extremely small

5 microns-per-second^2 over what was predicted, but that's significant enough to demand an explanation.

TONY873004 OF WIKIMEDIA COMMONS

The second odd feature came when we tracked ‘Oumuamua’s path out of the solar system. What we expected, perhaps naïvely, is that it would follow a hyperbolic orbit, as though the only force acting on it would be gravitational. What we found, however, was that a normal, perfectly hyperbolic orbit didn’t quite fit what we observed. It was as though there was an additional acceleration, as though something unobserved were pushing it, in addition to the influence of gravity.

There are many reasons, of course, that an additional acceleration could occur. We’ve seen spacecrafts accelerate in exactly this fashion when they heat unevenly, and an asymmetric, rotating body fits that profile very well. Additionally, there could have been some form of outgassing coming from ‘Oumuamua the only feature we could even test for was a coma, which it lacked, but that only rules out an icy nature. Given its small size and great distance, we concluded it didn’t have a halo of gas around it, but could say nothing about whether it had a diffuse jet of ejecta coming off of it: an eminent possibility.

Even most asteroids in our Solar System contain substantial amounts of volatile compounds, and can . [+] often develop tails when they approach near the Sun. Even though ʻOumuamua may not have had an identifiable tail or coma, there is very likely an astrophysical explanation for its behavior that is related to outgassing, and has absolutely nothing at all to do with aliens.

Since the discovery of ‘Oumuamua, there have been many papers written about it by the astrophysics community, bringing together the lessons we learned from it, synthesizing our pre-existing theories with the new observations to create a holistic picture of what might be lurking in interstellar space. An individual object like ‘Oumuamua will only pass so close to a star in the Milky Way once every

100 trillion (10 14 ) years, or about 10,000 times the present age of the Universe.

How did we get so lucky, then, as to see it?

It’s because of the sheer number of them. There may be, according to some estimates, as many as

10 25 objects like this — interstellar interlopers — that are flying through our galaxy. Every so often, given the incredible number of these objects out there, they’ll pass through our Solar System, up to a few times per year. If we have the right tools, scanning the sky often enough, comprehensively enough, pollution-free enough, and to faint enough magnitudes, we’ll get to observe them. Many speculated that ‘Oumuamua would be a one-off as astronomer Gregory Laughlin quipped, “this was the time of ‘Oumuamua’s life.” But just two years later, we found a second interstellar interloper: the very comet-like object, Borisov.

This time-lapse series of Hubble Space Telescope observations of interstellar object 2I/Borisov . [+] spans seven hours, and was taken with Borisov at a distance of 260 million miles. A blue, comet-like coma can clearly be seen as the object streaks past the background stars. At an extraordinary speed of more than 110,000 miles per hour, it is the fastest natural object to be detected in our Solar System thus far.

NASA, ESA and J. DePasquale (STScI)

Borisov, in August of 2019, became the second example of a significant object whose origin is beyond our Solar System, but it was very different from ‘Oumuamua. Comparing the two, we find that Borisov was:

  • extremely eccentric, with an eccentricity of 3.35, nearly triple any other object,
  • very large, with a diameter of about 6 kilometers, versus 0.1-0.3 km for ‘Oumuamua,
  • and distinctly comet-like, with a clear coma and a long tail, rich in cynaide and diatomic carbon gases.

Borisov, unlike ‘Oumuamua, has an appearance that was familiar to us. So why, then, were these two objects so different from one another?

We have to recognize that there could be many answers to that question. Perhaps they’re not that different, but ‘Oumuamua was too small to measure in detail with the instruments we had in 2017. We discovered Borisov when it was on its way into the Solar System, giving us plenty of time to study it, but only saw ‘Oumuamua when it was already on its way out. Perhaps they are different, because there are many populations of these objects out there: some are planetesimals, others are rocky and ice-free, some have been weathered by a journey of billions of years in interstellar space, etc. The way to answer a question like this is to build better instruments, collect more and superior data, increase our sample size, and actually begin studying these interstellar objects in detail whenever they happen to pass close enough to be observed.

Compared with a number of other known objects with Solar System origins, the interstellar objects . [+] 1I/'Oumuamua and 2I/Borisov appear very different from one another. Borisov fits in extremely well with comet-like objects, while 'Oumuamua appears completely depleted of volatiles. Discovering why is a task that still awaits humanity.

Casey M. Lisse, presentation slides (2019), private communication

As you can see, there’s a rich scientific tapestry that the astronomical community is weaving about these new classes of objects. We expect the interstellar medium to be filled with remnants and ejecta from the hundreds of billions of solar systems throughout the Milky Way, and owing to the recent advances in our technology, we’ve finally started to detect them. We only have two such objects so far, but the coming years — assuming that mega-constellations of satellites don’t ruin our view — should help us better understand and classify these objects.

That is, unless we decide to take the fundamentally unscientific approach of Avi Loeb, and insist on considering an alien origin for the first of these objects.

Loeb, who’s been intimately involved with the Breakthrough Starshot project, has written papers with his postdocs and students insisting that ‘Oumuamua is just as likely to be an alien spacecraft (that looks suspiciously like a light-sail) as it is to be one of the expected

10 25 naturally occurring objects in our own galaxy. Despite the fact that the spectral signatures of the object — its color, reflectivity, size, etc. — are consistent with a natural origin, Loeb offers only loud, immodest speculation about aliens and diatribes about community groupthink. Coupled with inadequate data, which is the only data we have, he’s impossible to prove wrong.

Normally, structures like IKAROS, shown here, are viewed as potential sails in space. By taking . [+] advantage of the solar radiation pressure, an object like this could propel itself through space with a significant acceleration that departs from what gravity, alone, predicts. However, speculating that an asteroid-like object is an alien spacecraft is not worthy of serious scientific consideration.

Wikimedia Commons user Andrzej Mirecki

What is a responsible scientist to do in this situation? There are literally hundreds of astronomers who work in this field, and Loeb continues to ignore all of them — their work, their data, their conclusions, and the full suite of evidence at hand — instead focusing on his own idea which has no convincing data to back it up. He claims that he didn’t court this public attention, but my own inbox shows that to be a lie. Prior to 2017, I had received 0 emails from Avi Loeb since 2018, I have received 74 from him and even more from his students. All of them have been unsolicited nearly all of them advertise his viewpoints about extraterrestrials, including the bizarre claim that astronomers are somehow resistant to considering the possibility of aliens. Given that planetary scientists are looking for life elsewhere in our Solar System, astronomers are searching for biosignatures on exoplanets and in interstellar materials, and that SETI continues to seek technosignatures, it’s a claim that’s countered by an enormous suite of evidence.

Loeb was a once-respected scientist who made important contributions to astrophysics and cosmology, particularly when it came to black holes and the first stars. But his work on extraterrestrial signatures continues to be largely unappreciated by the community — a position as justifiable as ignoring the comparable idea of Russell’s teapot — and rather than address their scientific objections, he’s stopped listening to other astronomers entirely, instead choosing to try his scientific case in the most unscientific place imaginable: the court of public opinion. Loeb, like everyone, has the freedom to choose which hill his career and reputation will die on. While the possibility of aliens will certainly attract a large amount of public attention, these extraordinary claims that lack even modest supporting evidence will continue, deservedly so, to remain far out of the scientific mainstream.