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是小还是外星战舰?这张“天文美图”究竟有几分真实?

2017-11-26 03:28

  这张图里,是上个月天文学家观测到的一颗奇特。欧空局刚刚在Nature上发表论文,确认了它是一颗来们太阳系之外的小。我们已经发现了大约750000个小和彗星,但这种系外来客还是头一回确认。它被命名为 1I/2017 U1 (‘Oumuamua) 。(友情提醒:O前面有个 ’ ,读作“猴姆阿姆啊”。)

  噢,Artists Concept,艺术家想象图。作者是欧空局的平面设计师Martin Kornmesser,他画了很多这样的图。

  有些发这个图的时候没有做说明,又把右下角这俩词裁掉了,那就没辙了是吗……

  有第二个办法。 如果一个的图片,前景里有东西,背景里还有星空,那不敢说100%,至少99.9%是艺术家想象图。

  还有第三个线索。这颗小的大小各方计算不同,欧空局论文里给出的是长800米,而NASA的网站说法是400米。

  要是我们看个长800米的东西能看得这么清楚,那我们干嘛还要送新视野号去冥王星,送罗塞塔去67P,送朱诺去木星,送卡西尼去土星……在地上直接看了多好。

  你可能会想到哈勃。哈勃太空望远镜倒是能看到很远很远的东西,快要到尽头了。但人家看的东西多大呀,深空场看到的都是整个整个的星系;那些美丽的星云也都是大得难以想象。(以及,发现这个小也没有用哈勃。哈勃在太空中,要旋转起来又慢又费能源,所以几乎都是指定了具体目标再去看,而非大范围巡视寻找新东西。)

  但这么点的小,不管你拿什么去看,都是一个小光点。800米真的和没有差不多,绝无可能直接看到任何细节。

  倒也不是,他的画是有科学依据的。比如,我们有很大的把握说这玩意儿长宽比大概是10:1。

  这东西叫“光变曲线”:随着时间的推移,一个在怎么变亮变暗。这是我们观测这些小不点儿最有力的武器。

  一个小,自己又不发光,怎么会变亮变暗呢?因为太空中(1)东西不均匀;(2)东西在旋转。小虽然只能被动反射太阳光,但它转到不同的时候反光一定会有点儿差异。只要看一下它变化一圈用多久,就知道它自转的周期。对于ʻOumuamua,我们精确地算出,它的旋转周期是7.34+-0.06小时。这算是正常的速度。

  可它的变化幅度就很过分,足足变了2.5个星等。星等的算法是按照指数来,变5等是100倍亮度,变1等是100^1/5倍,2.5等那就是100^2.5/5,恰好100的平方根,10倍。这要么这个小不同的颜色差很多,要么这个小形状很奇葩,或者两者都有。

  不过,从光里面还能分析到它的颜色特征。看起来它的颜色和很多日常小没什么区别,而且也很均一。那就只能是因为形状奇怪了。

  虽说奇葩,也不能奇葩过分,乱画一气。别忘了这个小还在高速旋转,7小时一圈呢,形状太诡异的话就会把自己甩开了。综合考虑的话,把它画成一个雪茄形状,长是宽10倍的近乎椭球的,的确是最合理的方案。

  还有必须吐槽的是,长条形是地球海洋表面船只需要满足的特征,人家太空战舰没有这么搞的理由。

  最后的问题就是这玩意儿到底有多大。这种小光点的大小不可能直接测量,还好我们知道亮度。只有亮度也没用,同样大小的东西,一面镜子就比一块石头亮很多。幸运的是,太空中不会无缘无故飘出来个镜子,而这个小不管怎么看,除了形状之外别的特征都和我们熟悉的小差不太多。所以,合理地假定它的反射率是0.04,就算出来长800米宽80米这个数字。

  这个反射率是假定,你要是多一点假定成0.06或者0.08,别人也不能说你什么。大概NASA的数据就是用了不同的反射率得出的(他们没论文所以我们不知道具体的细节)。但数量级都是这个数量级,差不了太多。

  所以,我们知道它的长宽比是10:1。我们知道它最可能是个类似雪茄的形状。我们知道它表面色彩偏暗红,和已知小差不多。