第一个星际访客——`Oumuamua
每年发现的小天体为数甚多，只有其中的极少数能够得到天文界以至公众的普遍关注。在通常情况下，这些小家伙打响公众知名度的条件要么是能够成为大彗星这样的明亮目标，人人都可以凭借肉眼一睹其芳容；要么是对地球构成潜在威胁，引发虚惊之余，促使全社会去讨论行星防御方案。不过今年10月中下旬刚刚由PanSTARRS计划发现的`Oumuamua迅速扬名的原因则有些特殊——它是人们确认的第一个来自太阳之外的异星访客。
这个刚刚获得正式编号1I/2017 U1的小天体体积并不大，大致只有230米长、35米宽，呈长条状。在10月19日刚被发现时，它被归类为普通彗星，所以被称作C/2017 U1。此时的`Oumuamua刚从0.255天文单位米之外掠过近日点，并与地球擦肩而过。如果是一般的彗星，除非运行速度足够快，否则与太阳如此近的距离足以让自身瓦解。
`Oumuamua在10月21日的影像。图片提供：Paulo Holvorcem & Michael Schwartz (NASA grant #NNX15AE89G)
后续观测并没有在C/2017 U1周围发现彗发或彗尾样结构，因此它被重新判定为小行星，编号也随之改为与之配套的A/2017 U1。光谱数据表明，这个小天体表面偏红，且并无明显的吸收特征。可是同已知的柯伊伯带小天体相比，A/2017 U1似乎又没有那么红，更像是在太空环境下暴露较长时间的岩石。
5米海尔望远镜拍摄的`Oumuamua光谱。图中实线是测量结果，虚线是拟合曲线。图片来源：Masiero (2017)
南双子望远镜拍摄的`Oumuamua彩色合成图，看上去与外太阳系的某些卫星颜色相近，可能暗示了相同的物质组成。图片提供：Gemini Observatory/AURA/NSF
主带小行星中确实存在富含有机物和硅酸盐、颜色较红的D型天体，其光谱类似于A/2017 U1。可是与其他C型小行星相比，后者的轨迹才是真正让人起疑的：它在双曲线轨迹上运行，并不为太阳系束缚。同时，这个小天体起源于天琴座的织女星方向，与太阳相对背景恒星的运动指向——太阳向点相距不算太远，但同太阳系内沿双曲或抛物线运行的非周期性彗星的来源方向却存在较大偏差。
A/2017 U1的双曲轨迹偏心率高居已知小天体之最——1.19；而飞向太阳时的速度大约是每秒26千米。这些数字几乎是不可能通过与太阳系行星相互作用达到的，何况它的轨迹上并不存在已知大天体。这样看来，最合理的解释莫过于这是一个异星来客。根据轨道计算，它在9月9日飞过近日点并改变运行方向，朝太阳系之外的飞马座方向飞去，不过完全离开太阳的疆域是大约2万年之后的事情了。
`Oumuamua的运行轨迹与太阳系典型彗星的比较。图片来源：Meech (2017)
在认识到A/2017 U1并非起源于太阳系之后，国际天文学联合会的小行星中心专门为它批准了新的小天体分类——I，也就是“星际（Interstellar）”的缩写。随后A/2017 U1更名为1I/2017 U1，又获得了`Oumuamua这样一个名称——此时距离它的发现不足一个月，如此进度在小天体研究史上堪称罕见。
`Oumuamua得名于PanSTARRS 1望远镜所在地——夏威夷的土著语言，意思是“侦察者”，象征其来自远星往昔时代的身份。这类流浪星际空间的小天体的存在性早已被预言多时，先前只有大偏心率的C/1980 E1 Bowell彗星受到了类似的怀疑。但Bowell彗星的运行轨迹还可以归结为接近太阳途中与木星发生引力作用所致，`Oumuamua称得上是第一个可信的星际访客。
除了起源，`Oumuamu的外形也得到了天文学界的热议：根据光变行为可知，它的长宽比很可能超过了10，形似雪茄，在太阳系中未见形态相似的对应体。实际上，该天体压根就不存在传统意义的自转，只是在翻滚，这从已经测得的数个光变周期就可得知。更且这样的翻滚特性可能是从原本的主星抛出时即已具备的，然后一直延续至今，可能已经持续了数亿年。
`Oumuamua的外形模拟图（左）与光变曲线（右）。图片来源：Wikipedia
这个奇特的天体究竟源于何方，难道真的是织女星周围么？情况未必如此。以`Oumuamua进入太阳系的速度，它从织女星飞到地球附近需要大约60万年。但不要忘记的是，织女星与太阳的距离算是相对较近的，这意味着该星自行明显，在60万年前并不处在当前的方位。在太阳系周围，`Oumuamua的运动速度同河内天体的平均值接近，但这个接近并不适用于太阳系的最近邻区域，所以我们后院中的数十颗最近域恒星大致可以被排除掉。有研究者认为`Oumuamua也许是由邻近的年轻恒星，尤其是船底/天鸽星协的某颗恒星抛出的；也有人猜测它来自某颗业已演变为白矮星的小质量恒星。其实，它在与我们遭遇之前已经在银河系中兜了好几圈也说不定。
而关于`Oumuamua的形成，各家意见也尚未达到统一。由于它缺乏彗发样结构，地表应该不具备太多冰态或其他易挥发的物质，因此它应该源自原主星的霜线之内，且在此停留时间足够长，已经让地表附近的冰雪消耗殆尽了。有说是它是主星星周尘盘中的星子，或是被过路的其他天体扰动的小天体；有说它是大型行星破碎的产物；还有人认为冰雪物质的匮乏可以用白矮星前身在红巨星阶段的膨胀来解释。由于现有的光谱观测数据信噪比都不是太高，无法可靠地确定其组分并提供详尽的线索，这些观点孰是孰非是难以判断的。
艺术家笔下飘荡在星际空间中的`Oumuamua。图片提供：ESO/M. Kornmesser
到现在为止，`Oumuamua已经得到了各大地面和空间望远镜的关注，但并没有留给天文学家太多认识它的时间。下月中旬之后，这个天体就会变得过于暗淡，同时相对背景星辰的运动速度也过快，哪怕使用地球上最强大的望远镜也无力将其解析出来。虽说`Oumuamua的到来为人们开启了一扇认识新窗口，但想要真正把握这个机会，对观测者和设备的性能都着实是很大的考验。
