Prvi potvrđeni međuzvezdani (engl. interstelar) objekat, 1I/'Oumuamua, bio je predmet mnogih rasprava i nagađanja od njegovog otkrića 2017. Na osnovu iskustva o kometama i asteroidima 'Oumuamua ima neobične osobine, što je podstaklo neke astronome da izađu sa idejom da nije prirodnog porekla, nego da je neka vrsta svemirskog broda.

U zborniku 52. naučne konferenciji nauke o Mesecu i planetama 2021 (52nd Lunar and Planetary Science Conference 2021, LPI Contrib. No. 2548) objavljen je rad koji pokazuje da je ‘Oumuamua komad N₂ (azotnog) leda koji je potekao od egzoplutonske planete.

Slika 1. Sudar velikih objekata u svemiru može prouzrokovati izbacivanje ogromnog broja komada materijala iz spoljnih slojeva većeg tela. Ako u većini zvezdanih sistema postoje objekti nalik na Pluton, usled masivnih sudara, u međuzvezdani prostor se izbacuje do kvadrilion ledenih komada veličine oko 100 metara.

Kada je ‘Oumuamua otkriven bio je relativno blizu, ali se udaljavao iz Sunčevog sistema. Osobine koje je imao već su bile poznate astronomima ali nikada nisu bile sve zajedno na jednom objektu:

• -veličina 100–300 metara,
• -vrlo crvene boje, reflektujući svetlo slično nekim trojanskim asteroidima koji se nalaze oko Jupitera,
• -bez kome ili repa, koje obično vidimo kod kometa koje se približavaju Suncu,
• -promenljive u osvetljenosti, svakih 3,6 sati menja osvetljenost za faktor od oko 15,
• -odstupao je od orbite kojom je trebao da se kreće zbog dejstva gravitacije, kao da je blago dodatno ubrzan za oko ~ 5 mikrona u sekundi².

Sve ove osobine i nisu nešto posebno i svaka ima prihvatljivo pa i prozaično objašnjenje. Npr. promena sjaja se može objasniti izduženim oblikom objekta, ili promenljivom bojom površine u slučaju sfernog objekta. Setimo se Saturnovog meseca, Japetusa koji je vekovima bio misterija, jer mu jedna stana tamna, a druga snežno bela.

Slika 2. Ova kombinovana slika prikazuje međuzvezdani asteroid ‘Oumuamua u središtu slike. Na slici su i tragovi zvezda nastalih dok su teleskopi pratili kretanje asteroida. Ova slika je nastala kombinovanjem više slika sa ESO-ovog teleskopa kao i sa južnog teleskopa Gemini. ‘Oumuamua je u plavom krugu i deluje da je tačkasti izvor, bez traga ili repa.

Ali ovaj objekat je prvi objekat koji pripada fundamentalno novoj klasi objekata. U teoriji, u našoj galaksiji bi trebalo da postoji mnogo objekata koji naseljavaju prostor između zvezda. Svaki put kada se formira nova zvezda, postoji mnoštvo gravitaciono nakupljene materije koja ne naraste do veličine i mase potrebne za stvaranje zvezda; što rezultuje neuspelim zvezdanim sistemima: planetama skitnicama, braon patuljcima i većim brojem objekata manje mase koji bi trebalo da putuju galaksijom.

Pored toga, zvezde koje se formiraju imaju protoplanetarne diskove. Tokom ovog procesa mnoštvo objekata različitih veličina nastaje i izbacuje se, od milijardi milijardi malih stenovitih i zaleđenih tela do nekoliko hiljada svetova veličine Plutona do čak nekoliko objekata veličine Zemlje ili većih. Sve u svemu, pošto naša galaksija ima oko 400 milijardi zvezda, moglo bi postojati oko 10²⁵ objekata manje (ili veće) veličine koji slobodno lebde međuzvezdanim prostorom unutar naše galaksije.

Postavlja se pitanje koji tip objekta, odnosno od čega je sastavljen ’Oumuamua. Prošle godine se pojavio zanimljiv predlog: možda ’Oumuamua nije bogata prašinom, ugljenikom, vodom i ugljen-dioksidom, već drugim isparljivim molekulom, poput gasa vodonika. Naučnici Darril Seligman i Greg Laughlin izračunali su da ako bi molekularni vodonik pokrivao samo 6% površine ’Oumuamua, sublimacija zaleđenog vodonika, kada je ’Oumuamua ušla u naš Sunčev sistem, mogla je uzrokovati dodatno ubrzanje.

Ta ideja nailazi na problem: zaleđeni vodonik vrlo brzo sublimira, čak i u međuzvezdanom prostoru. Za 100 miliona godina - približno onoliko vremena koliko je potrebno prirodnim objektima da prevale rastojanje od jedne do druge obližnje zvezde - objekat višestruko veći od ’Oumuamua u potpunosti bi ispario.

Zbog toga je ideja zaleđenog leda malo verovatna, ali pojavila se bolja alternativa: možda postoje drugi molekuli koji bi mogli obilno postojati na površini i možda bi njihova sublimacija mogla objasniti negravitaciono ubrzanje 'Oumuamue, istovremeno ostajući u skladu sa nedostatkom uočenih isparljivih materija.

U novom radu koji se pojavio, zanimljiv kandidat je led molekularnog azota (N2). Azotni led se obilno pojavljuje na velikim spoljnim objektima Sunčevog sistema, uključujući Pluton i Triton, dva najveća poznata tela koja su nastala u Kajperovom pojasu našeg Sunčevog sistema. (Triton, najveći Neptunov mesec, je zarobljeni objekat Kajperovog pojasa koji je znatno veći i masivniji od Plutona.)

Ledeni azot prekriva velike delove površina najvećih objekata Kajperovog pojasa i reflektuje oko ⅔ sunčeve svetlosti, dok upija preostalu trećinu. Azotni led i na Plutonu i na Tritonu danas je debeo nekoliko kilometara i postoji više od 4 milijarde godina. Teoretiše se da su u ranoj istoriji Sunčevog sistema ti slojevi azotnog leda mogli biti debeli desetinama kilometara.

Slika 3. Predviđeno negravitaciono ubrzanje na 1,42 AU usled sublimacije i propulzije, za razne vrste leda, u odnosu na primećeno ubrzanje, pod pretpostavkom da je ’Oumuamua zaobljeni elipsoid čistog leda, za niz vrednosti. Gornja osa pretvara albedo (reflektivnost) u srednji sferni radijus pretpostavljajući odnos osa 6:6:1. Imajte na umu da se kriva H2 proteže daleko iznad iscrtanog opsega, sa maksimumom na oko 13. Narandžasti i crveni pojas pokazuju prijavljeni Bond i geometrijski albedo za Plutonn, respektivno. Azotni led, za sferni objekat od 25 metara i sa albedom od oko 0,64, može da ostvari ubrzanje zapaženo kod ’Oumuamua i da ostane dosledan drugim uočenim osobinama.

Pored toga, naš Sunčev sistem je trebalo da ima mnogo veći, deblji, masivniji Kajperov pojas. U ranim fazama našeg Sunčevog sistema moglo je postojati stotine ili čak hiljade velikih objekata uporedivih veličina sa Plutonom, u poređenju sa samo šačicom danas.

Kada se velika planeta poput Neptuna približi pojasu objekata manje mase, gravitaciona sila počinje da raspršuje te objekte. Neki će se sudarati jedni s drugima; neki će biti poslati ka Sunce; neki će biti potpuno izbačeni iz Sunčevog sistema. Nastaće i velik populacija vrlo malih objekata, prečnika desetak ili stotinak metara, koji nastaju zbog sudara. Spoljni slojevi ovih svetova sličnih Plutonu, koji se uglavnom sastoje od vode i/ili leda azota, tokom procesa sudaranja izbacivaće komade u svemir. Ono što je izvanredno u vezi sa ovom hipotezom je da njena analiza predviđa sledeće:

• -za solarni sistem poput našeg, ukupno će se proizvesti oko 10¹⁵(jedan kvadrilion) ledenih komada veličine oko 100 metara,
• -oko 2/3 mase tih komada biće u obliku vodenog leda, dok će drugi 1/3 biti azotni led,
• -većina objekata male veličine, ispod ~ 1 kilometra, biće ledeni komadi, umesto objekata sličnih kometi ili asteroidu.

Da li bi komadi azotnog leda trajali dovoljno dugo? Dok putuju kroz međuzvezdani prostor, trošiće se, ali će preživeti u proseku najmanje 500 miliona godina, dok će veći komadi trajati duže. Pažljiva analiza daje predviđanje da je oko 4% svih takvih objekata u međuzvezdanom prostoru sastavljeno od azotnog leda.

Sudari između velikih objekata u Kajperovim pojasevima drugih zvezdanih sistema stvaraju i podižu sa površine ogromne količine komada leda: uglavnom od vodenog i azotnog leda. Ti komadi, zajedno sa mnogim drugim objektima, izbacuju se u međuzvezdani prostor, gde putuju kroz galaksiju beskrajno dugo, dok u potpunosti ne ispare ili dok se ne sudare sa drugim objektima.

Izvori:

https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2021/pdf/1718.pdf

https://medium.com/starts-with-a-bang/new-theory-perfectly-explains-oumuamua-naturally-from-exo-pluto-collisions-82d4b8542362