张林数值模拟得到的Olmo。资料来源:中国科学院国家天文台/张赟
艺术家描绘的奥罗莫的涨潮过程。照片来源:北京天文馆/于静川
人类发现的第一个星际物体的起源刚刚被揭示。
4月13日，中国科学院国家天文台博士后张赟和加州大学圣克鲁斯分校教授林超在网上发表了一篇研究论文，揭示了一个名为奥罗莫的星际物体的形成机制及其成为星际物体的过程。本文提出的新模型表明，奥罗莫可能是被原行星系统中恒星的潮汐作用撕裂和抛出的碎片。数值模拟结果首次全面系统地再现了奥罗莫的所有特征。
到目前为止，这个侵入太阳系的小天体终于揭开了它神秘的面纱。
神秘的“不速之客”
2017年10月，天文学家发现了一个闯入太阳系的太阳系外小天体。IAU把它命名为“奥尔茂”(1I/‘乌姆阿穆阿)。作为人类观察到的第一个星际物体，奥罗莫的到来引起了全世界的关注。同时，奥罗莫的独特性质也引发了学术界对原始星际物体形成和演化机制的重新讨论。
奥罗莫大约有100米长，长轴和短轴之比是6:1~10:1，比已知太阳系中小天体的长轴和短轴之比大得多，而且有着极其特殊的狭长形状。奥罗莫在运动过程中伴随着快速旋转，它的旋转轴仍然是不固定的。
起初，天文学家希望用观测方法来验证奥罗莫属于彗星的猜想。然而，他们调用了几乎所有的天文望远镜，没有发现它向外发射气体和尘埃的迹象，因此推断奥罗莫是一颗小行星，而不是现有理论推断的彗星。
2018年，人类发射了史无前例的最大的太空红外望远镜——斯皮策太空望远镜，试图再次捕获奥尔茂，但失败了。这个神秘的访客，带着所有的神秘，似乎已经消失了。
然而，好奇的天文学家不会就此止步。奥罗莫消失两年后，它的形状和非重力加速度之谜仍未解开。它的起源和成为星际物体的过程一直困扰着天文学家，甚至科学家也推测奥罗莫与外星生命的存在有关。
平凡中的非凡
“奥罗莫的光谱特性表明，它曾经受到原始行星系统中恒星的强烈热辐射。这一特征可以通过近距离飞越恒星产生。如此近距离的接触可能会因恒星的潮汐作用而撕裂奥罗莫的母体，并将奥罗莫从原始系统中驱逐出去。”该论文的第一作者兼通讯记者张赟说，“正是这一最普通的性质启发我们研究潮汐撕裂星际天体的形成理论。”
通过利用超级计算机对近距离飞越恒星的过程中天体的结构和热力学演化进行高分辨率的数值模拟研究，研究人员发现恒星的潮汐力会将天体粉碎成许多细长的碎片，同时，潮汐作用会使一些碎片的速度超过恒星的逃逸速度，使它们成为星际天体。
这些碎片具有翻滚和旋转的特性。长轴和短轴的比例大多高于5:1，有些甚至可以高于10:1。在潮汐粉碎的过程中，这些碎片的表面被恒星的灼热融化了。当它远离恒星时，熔化的表面再次凝结，使得碎片的整个结构具有很强的凝聚力，从而保持了所形成的细长形状的结构稳定性。
恒星的热辐射也会加热这些碎片的内部，导致其中的挥发性气体被大量消耗掉。因此，它们的光谱特性具有小行星的特征，并失去了明显的彗星活动。
耶鲁大学(Yale University)天文学教授格雷戈里·拉布林(Gregory Labrin)表示，这项研究巧妙地利用行星系统演化过程中的常见现象来解释奥罗莫的所有特征，展示了星际物质扩散的高效率，并为人类理解行星系统的形成和演化提供了关键线索。“由于这些星际天体在被抛出之前反复穿过原始行星系统的可居住区，构成生命的有机物可能通过这些天体在恒星间扩散，这为人类探索生命起源之谜提供了新的思路。
还有更多“奥尔茂陌生人”吗？
通过分析这一群体的可能来源和分布，研究人员发现，直径几千米的彗星和地球大小的行星在被潮汐撕裂和抛出之前，都可能是类似奥罗莫的星际物体的群体，而产生的星际物体的数量只能解释奥罗莫的出现概率。
“类似奥罗莫的行星际天体穿越太阳系不应该是偶然事件。据估计，每个太阳系周围的恒星系统平均可以产生至少数百万个类似的星际天体，这可以解释奥罗莫人侵入太阳系的发生概率。”张赟说。
随着潮汐力的强度随着恒星密度的增加而增加，这种潮汐撕裂现象可能发生在密度较高的低恒星附近。然而，对于太阳来说，它的密度相对较低，不足以产生这种现象。因此，太阳系中没有类似奥尔茂的小天体。
位于奥罗莫的国际空间科学研究所的联合主任马修·奈特评论道:“在奥罗莫之后，我们必须彻底改变我们对星际物体的看法。这项研究中提出的星际物体的形成机制解释了有关奥尔茂的所有谜团。我们预计在未来几年将会发现新的星际物体，看看它们是否具有与奥尔茂相似的性质将会非常有趣。如果是这样，这可能表明该机制描述的过程是通用的。”
马修的愿望可能在不久的将来实现。随着中国和世界上各种望远镜的建造和运行，未来将会在太阳系发现更多的星际物体。到那时，人类将对这些天体的性质有更深入的了解，并对星际天体的数量有更准确的评估。