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太阳的引力是地球的33万倍,却为何留不住一颗小小的奥陌陌?

宇宙探索领航员

2022-09-26 21:53陕西

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2017年10月19日,天文学家观测到一个突如其来的系外天体闯入太阳系,飞行速度高达26公里/秒。这个天体从天琴座方向冲入太阳系,行进方向几乎与黄道面垂直。它呈现出一个雪茄形状,长约400米、宽40米,颜色偏红,具有固态的表面,但是无法确定它到底是由岩石构成的还是由金属构成的。值得一提的是,这是人类首次在太阳系内发现系外天体。

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天文学家将这个神秘的“天外来客”命名为奥陌陌。那么,奥陌陌到底来自哪里?它为什么会突然闯入太阳系呢?

据天文学家推测,奥陌陌可能来自太阳系附近的一个恒星团,距离地球大约163到277光年。它可能在某个年轻恒星的原行星盘中形成,并在4000万年前被一颗行星抛出,弹射速度大概是1000~2000米/秒。根据目前已掌握的一些恒星数据,天文学家进一步推测这片区域位于船底座-天鸽座星协,可能是杜鹃座-时钟座星协中的大规模恒星形成活动的一部分。

甚至有天文学家专门发表论文称,奥陌陌可能是一艘由外星人制造的光帆飞行器。不过,对于这种说法,马上就有人表示反对,因为没有任何证据表明奥陌陌具有人工飞行器的特征。

奇怪的是,奥陌陌在达到近日点后,又以更快的速度偏离了之前的运行轨迹,似乎在有意逃离太阳系。11月1日,奥陌陌经过了火星轨道上空。2018年10月,天文学家已经无法再通过斯皮策太空望远镜捕捉到奥陌陌的踪影。按照天文学家的计算,奥陌陌应该正处于木星和土星之间,4年后它将越过海王星轨道,彻底逃出太阳系。

众所周知,作为太阳系的核心,太阳的引力是非常强大的,它既然能够牢牢地拽住八大行星,却为何留不住一颗小小的奥陌陌呢?

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根据爱因斯坦的广义相对论,引力其实是一种时空漩涡,是质量对周边时空的扭曲。质量越大,时空曲率就越大,引力也就越大。距离引力源越近,受到的引力就呈数量级增长。

按照引力的定义,任何物体之间都有相互吸引力,这个力的大小与各个物体的质量成正比,而与它们之间的距离的平方成反比。

太阳是整个太阳系的中心,它的质量约为1.9891*10^30千克,是地球质量的33万倍,占整个太阳系质量的99.86%。与此相对应,太阳的引力也是地球引力的33万倍。太阳的引力范围过于巨大,以至于几十亿公里远的海王星都围绕着它公转。

然而,对于一个天体来说,它能不能飞出太阳系,或者说太阳的引力能不能将它留住,主要取决于它的飞行速度。比如说地球,它围绕太阳飞行的公转速度约为29.79公里/秒,这个速度就不足以让它挣脱太阳的引力,飞出太阳系。在地球公转轨道上,任何物体无论大小,要想飞出太阳系,它的速度必须达到42.2公里/秒才行。

当然,在太阳系中的不同位置,同一个物体飞出太阳系所需的速度是不同的。根据天文学家观测到的实时数据,奥陌陌刚闯入太阳系时的速度约为26公里/秒。这时候,它正处于太阳系的边缘,所以它的这个速度是高于太阳系的逃逸速度的。

在那之后,奥陌陌就沿着一条几乎与太阳系黄道面垂直的轨道向太阳系中心飞去。随着奥陌陌与太阳之间的距离越来越近,太阳对奥陌陌产生的引力也越来越强,这样一来奥陌陌等于受到了一个额外的助推力,使得它在接近太阳的过程中不断被加速。当奥陌陌与太阳距离一个天文单位时,它就已经被太阳的引力加速到49.7公里/秒。而当奥陌陌抵达近日点的时候,它的速度就已经来到了87.7公里/秒。

除了受到太阳引力的助力,奥陌陌在太阳系中还受到了另外一个大家伙的助力,这个大家伙就是木星。木星的存在,等于又给奥陌陌加了一把力,这在物理学上叫做引力弹弓效应。

总的来说,奥陌陌在太阳系中的任何一个位置,它的飞行速度都是高于太阳系的逃逸速度的,所以它才能够挣脱太阳的引力,飞出太阳系。

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奥陌陌留给天文学家的疑惑并不在于它能够逃出太阳系,而是它自身存在一个异常的加速度。对于天文学家来说,想要精准地预测一个天体的运行轨迹并不困难,只要充分地考虑到其他天体对它形成的干扰力即可。然而,奥陌陌并没有按照天文学家预测的运行轨迹飞行,它在飞出太阳系的时候,就好像猛踩了一下油门,严重偏离了预测轨迹。

为了解开这个疑惑,也为了一探奥陌陌的真实面目,一个非盈利的国际太空组织已经制定了一项名为“木星奥伯斯策略”的方案,他们打算从地球发射一颗探测器去追赶奥陌陌。

按照计划,该探测器将于2028年从地球发射,然后依次环绕金星和地球运动,这样可以将探测器航行到木星的燃料降到最低。大约4年后,探测器进入木星轨道,它将再次获得加速,在木星的引力弹弓效应下以13.32万公里的时速飞向奥陌陌。在此之后,探测器还要飞行将近18年的时间,最终在2050年左右追上奥陌陌。

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