‘Oumuamua：氢气冰山？

从最近一次关于氢冰的交换来看，对星际入侵者欧穆阿美亚的研究进展非常迅速。格雷格·劳克林(Greg Laughlin)和达里尔·塞利格曼(Darryl Slicman)(都在耶鲁大学)刚刚在6月份发表的一项研究，现在得到了韩国科技大学大田分校(Korea University of Science and Technology，Daejeon)和哈佛大学的阿维·勒布(Avi Loeb)的回应。这个问题很重要，因为如果像劳克林和塞利格曼所说的那样，“欧穆阿美亚是由氢冰构成的，那么驱动其轻微加速的放气就不会被检测到。”至少有一个谜团解开了。

还是真的是这样？半径0.2公里的物体不符合对彗星的描述的一个原因是，它的微小速度变化没有任何解释。Hoang和Loeb检查了氢冰的概念，发现它不够完善。黄说：

“塞利格曼和劳克林的提议似乎很有希望，因为它可能解释了‘Oumuamua’的极端拉长形状以及非引力加速度。然而，他们的理论是基于一个假设，即H2冰可以在致密的分子云中形成。如果这是真的，宇宙中可能有大量的H2冰物体，因此将产生深远的影响。氢气冰也被用来解释暗物质，这是现代天体物理学的一个谜团。

这本身听起来很有趣，因为任何与暗物质有关的东西都值得一看，因为我们在理解这一假说背后的物质时感到沮丧。劳克林和塞利格曼曾提出巨型分子云[GMC]是‘Oumuamua’的起源，但Hoang和Loeb争辩说，早期的论文虽然考虑了通过蒸发破坏星际介质中的H2冰，但没有考虑到这种冰在GMC内形成的可能性，也没有考虑到该环境对它们后来生长的影响。摘自该报：

假设H2对象可以通过某些机制(Füglistaler&；Pfenniger 2016；Füglistaler&；Pfenniger 2018；Slicman&；Laughlin 2020)在GMC中形成，我们对它们的破坏进行量化，并确定可以到达太阳系的H2对象的最小大小(Füglistaler&；Pfenniger 2016；Füglistaler&；Pfenniger 2018；Slicman&；Laughlin 2020)。我们假设H2物体是通过某种动力学机制从GMC喷射到ISM中的，例如较大物体的潮汐破裂或碰撞(见Raymond等人)。2018年；Rice&；Laughlin 2019)。

图片：一位艺术家绘制的来自太阳系外的访客欧穆阿美亚(Oumuamua)。来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/Aura由J.Pollard创作的艺术品。

Hoang和Loeb的计算表明，H2冰山不太可能增长到大尺寸，因为碰撞加热不仅来自尘埃，还来自出生云中的气体，这意味着“欧穆阿穆亚很可能不是氢冰山(而且，在此过程中，排除了暗物质可能由H2雪球解释的辅助命题)。”在气体密度较高的区域，微米级的颗粒会使颗粒上的氢升华。

假设H2天体可以以某种方式在GMC最密集的区域形成，我们发现GMC内部的碰撞加热升华会在它们逃逸到星际介质(ISM)之前摧毁它们。我们还研究了氢冰在ISM中的各种破坏机制。特别是，我们发现H2物体受到平均星际辐射的加热，因此当R=300m时，它们不能存活超过t<10Myr的升华时间(见图1)。只有大于5公里的H2物体才能存活。

虽然像(GMC)W51这样的巨型分子云可能是该天体的起源点，但作者认为，即使是如此近的GMC也太远了。W51是距离地球约17,000光年的巨型分子云之一。此外，氢冰山甚至可能很难在一开始就离开这个巨大的分子云。GMC内的碰撞加热会在这些物体到达遥远的恒星系统之前很久就通过热升华摧毁它们。研究发现，半径在200米以下的物体在母GMC内会被破坏。

我们还得想办法把“欧穆阿美亚”从它的出生地一路送到我们的太阳系。Hoang和Loeb指出，由氢组成的冰山不太可能在一次可能需要数亿年的星际旅行中幸存下来。像这样的物体会开始蒸发。他们的论文从星际辐射出发，通过沿途的热升华和光解吸，计算出H2冰的生存能力。

许多其他因素也在起作用，这些因素会给氢冰山带来问题。它必须经受住宇宙射线以及星际介质中物质的撞击。我们必须考虑到，当像“Oumuamua”这样的天体进入太阳系时会发生什么，因为太阳系的太阳辐射成了一个问题。这里给出的计算显示了星光引起的热升华的重要性，而超出这一点则揭示了宇宙射线和与星际物质的碰撞的影响，事实证明这些影响并不那么显著。

图片：这是报纸上的图1。说明：在假定特征速度为30 km s−1(水平黑线)的情况下，将各种破坏时间(斜色线)作为对象半径(以米为单位)的函数与距离5.2kpc的GMC的旅行时间进行比较。署名：Hoang&；Loeb。

作者计算了H2物体在5公里范围内的最小半径，以便在必须在巨型分子云中形成并通过星际介质运动的旅程中生存。1000万年会对‘Oumuamua’这样大小的物体造成严重破坏。

我们正处于激烈辩论的时期，关于“Oumuamua”的悬而未决的问题仍在发挥作用。很明显，我们需要更多的星际天体才能将当前的工作放在背景下进行，而勒布已经指出，我们不会等待太久：

“如果‘Oumuamua’是随机轨道上的类似天体群体中的一员，那么定于明年首次亮相的维拉·C·鲁宾天文台(VRO)应该每月大约探测到一个‘Oumuamua类天体’。我们都会满怀期待地等待，看它会发现什么。“。

这篇论文是Hoang&Amp；Loeb，“分子氢冰的破坏和对1I/2017 U1的影响(‘Oumuamua)”，“天体物理杂志通讯”第899卷，第2期(2020年8月17日)。(摘要)。塞利格曼和劳克林的研究认为“‘欧穆阿穆瓦作为一座氢冰山是’1I/2017 U1(‘欧穆阿穆亚)由分子氢冰组成的证据’”，“天体物理杂志快报”第896卷，第1期(2020年6月9日)。抽象的。