Giải mã bí ẩn của ‘Oumuamua: Những điều bạn cần biết

Nhớ ‘Oumuamua? Các vật thể bí ẩn từ không gian giữa các vì sao khiến các nhà thiên văn học bối rối và khiến những người khác tin rằng họ đã nhìn thấy một con tàu vũ trụ thực sự. Được phát hiện lần đầu tiên vào tháng 10 năm 2017 bởi kính viễn vọng Pan-STARRS1 ở Hawaii, ‘Oumuamua, tên có nghĩa là “trinh sát” hoặc “sứ giả” trong ngôn ngữ Hawaii, đang di chuyển với tốc độ đáng kinh ngạc 196.000 dặm một giờ (315.431 km một giờ) và có hình dạng bên ngoài phổ biến như một điếu xì gà thon dài, không giống như các tiểu hành tinh hoặc sao chổi đã biết khác ở chỗ nó không có hôn mê sáng hoặc đuôi bụi. Nó giống như chưa có nhà khoa học sao chổi nào nhìn thấy trước đây.

Giờ đây, một nhóm các nhà thiên văn học từ Đại học California, Berkeley nghĩ rằng họ đã tìm ra câu trả lời cho bí ẩn xung quanh ‘Oumuamua, và câu trả lời có vẻ khá đơn giản.

Jennifer Bergner, trợ lý giáo sư hóa học của UC Berkeley, người nghiên cứu các phản ứng hóa học xảy ra trong đá không gian, cho biết: “Các sao chổi di chuyển qua môi trường giữa các vì sao về cơ bản được nấu chín bởi các tia vũ trụ, tạo thành hydro. “Suy nghĩ của chúng tôi là: Nếu điều này xảy ra, liệu bạn có thể thực sự nhốt nó trong một vật thể, để khi nó đi vào hệ mặt trời và được đốt nóng, nó sẽ giải phóng khí hydro đó không? Điều đó có thể tạo ra một cách định lượng lực mà bạn cần để giải thích gia tốc phi trọng trường không? ?”

‘Oumuamua được cho là có nguồn gốc từ một hệ sao khác và là vật thể giữa các vì sao đầu tiên được biết là đi qua Hệ Mặt trời của chúng ta. Nó được ước tính là khoảng 71 x 69 x 12 feet (115 x 111 x 19 mét). Kích thước đó khiến nó khác biệt với tất cả các sao chổi đã được nghiên cứu kỹ lưỡng khác. Nó nhỏ đến mức độ lệch hấp dẫn của nó xung quanh mặt trời đã bị thay đổi bởi lực đẩy cực nhỏ được tạo ra khi khí hydro phun ra từ băng.

‘Oumuamua: tàu vũ trụ của người ngoài hành tinh?

Hầu hết các sao chổi về cơ bản là những quả cầu tuyết bẩn tiếp cận mặt trời theo định kỳ từ các vùng bên ngoài của Hệ Mặt trời. Khi Mặt trời đốt nóng một sao chổi, nó sẽ giải phóng nước và các phân tử khác, tạo ra quầng sáng hoặc hôn mê và thường là đuôi khí và bụi. Khí thoát ra hoạt động như một lực đẩy trên tàu vũ trụ, tạo cho sao chổi một lực đẩy nhỏ làm thay đổi quỹ đạo của nó một chút so với quỹ đạo hình elip của các vật thể khác trong hệ mặt trời, chẳng hạn như tiểu hành tinh và hành tinh.

Khi nó được phát hiện, ‘Oumuamua không có hôn mê hoặc đuôi đó và quá nhỏ và ở xa mặt trời để thu đủ năng lượng để đẩy nhiều nước ra ngoài, khiến một số nhà thiên văn học và công chúng suy đoán lung tung về thành phần của nó và điều gì đã đẩy nó ra ngoài.

Nó có phải là một tảng băng giải phóng hydro? Những bông tuyết lớn, mịn được đẩy bởi áp lực của ánh sáng mặt trời? Cánh buồm ánh sáng do người ngoài hành tinh thiết kế? Một con tàu vũ trụ có động cơ đẩy riêng? (Hầu hết các nhà khoa học vẫn tin rằng ‘Oumuamua là một vật thể tự nhiên có hình dạng và thành phần độc đáo). Một số lời giải thích khả dĩ cho hình dạng kéo dài của nó bao gồm sự va chạm với các vật thể khác hoặc lực thủy triều từ ngôi sao mẹ của nó.

Một trong những khía cạnh thú vị nhất của ‘Oumuamua là tốc độ cao của nó, cho thấy một số lực chưa biết đã tăng tốc nó. Một số nhà khoa học cho rằng ‘Oumuamua bị đẩy bởi áp suất bức xạ mặt trời hoặc do khí thoát ra khỏi bề mặt của nó, nhưng những quan sát sau đó đã thách thức lời giải thích này.

Thoát khí hydro: một lời giải thích ẩn trong tầm nhìn rõ ràng

Tuy nhiên, Bergner đã phát hiện ra rằng nghiên cứu thực nghiệm được công bố vào những năm 1970, 1980 và 1990 cho thấy rằng khi băng bị các hạt năng lượng cao tương đương với tia vũ trụ va chạm, nhiều phân tử hydro được tạo ra và bị giữ lại trong băng. Trên thực tế, các tia vũ trụ có thể xuyên sâu hàng chục mét vào trong băng, chuyển hóa tới 1/4 lượng nước thành khí hydro.

“Điều thú vị về ý tưởng của Jenny là điều gì sẽ xảy ra với các sao chổi giữa các vì sao,” đồng nghiệp Darryl Seligman, hiện là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ của Quỹ Khoa học Quốc gia tại Đại học Cornell, cho biết. “Chúng tôi có tất cả những ý tưởng ngu ngốc này, như tảng băng trôi hydro và những thứ điên rồ khác, và đó chỉ là lời giải thích chung chung nhất.”

Bergner tin rằng hydro giải phóng từ băng có thể đủ để tăng tốc ‘Oumuamua. Là một nhà thực nghiệm và lý thuyết, ông điều tra sự tương tác của băng được làm lạnh đến 5 hoặc 10 độ Kelvin, nhiệt độ của môi trường giữa các vì sao (ISM), với các hạt năng lượng và bức xạ của ISM.

Ông đã phát hiện ra nhiều thí nghiệm cho thấy rằng các electron, proton năng lượng cao và các nguyên tử nặng hơn có thể biến nước đá thành hydro phân tử và các cấu trúc giống như quả cầu tuyết của sao chổi có thể giữ khí bên trong băng. Các thí nghiệm của ông đã phát hiện ra rằng khi được làm nóng, chẳng hạn như bằng ánh sáng mặt trời, băng sẽ ủ – hoặc thay đổi từ cấu trúc vô định hình sang cấu trúc tinh thể – buộc các bong bóng thoát ra ngoài và giải phóng khí hydro.

Bergner và Seligman đã tính toán rằng lớp băng trên bề mặt sao chổi có thể phóng ra đủ khí, dưới dạng chùm tia chuẩn trực hoặc tia phun hình quạt, để tác động đến quỹ đạo của một sao chổi nhỏ như ‘Oumuamua.

“Đối với các sao chổi đi ngang qua một vài km, sự thoát khí là từ một lớp vỏ rất mỏng so với phần lớn của vật thể, do đó, cả về thành phần và về bất kỳ gia tốc nào, bạn không nhất thiết phải mong đợi đó là một hiệu ứng có thể phát hiện được,” Bergner nói. “Nhưng vì ‘Oumuamua quá nhỏ nên chúng tôi nghĩ rằng nó thực sự tạo ra đủ lực để thúc đẩy gia tốc này… Điều đáng nói chính là ‘Oumuamua phù hợp với việc trở thành một sao chổi tiêu chuẩn giữa các vì sao vừa trải qua quá trình xử lý nặng. Mô hình chúng tôi chạy phù hợp với những gì chúng ta thấy trong hệ mặt trời từ sao chổi và tiểu hành tinh. Vì vậy, bạn có thể bắt đầu với thứ gì đó trông giống như một sao chổi và kịch bản này hoạt động.”