Kunstnerens indtryk af ʻOumuamua, det første kendte interstellare objekt, der passerer gennem solsystemet. (ESO / M. KORNMESSER)

'Aliens' er ikke en videnskabelig forklaring på den interstellare asteroide ʻOumuamua

Når forskere hævder, at et uforklarligt fænomen kan skyldes udlændinge, giver de op på videnskaben.

Hver gang videnskaben opdager et nyt, uventet fænomen, repræsenterer det en enorm mulighed for at lære noget nyt om vores univers. Sidste år fløj det første utvetydigt interstellære objekt, ʻOumuamua, gennem vores solsystem og glædede og forbløffende astronomer over hele verden. Kommer det ind i en stejl vinkel med en utrolig stor hastighed og en bisarr, cigarlignende form, må den have sin oprindelse langt væk og for længe siden, mest sandsynligt fra et fjernt stjernesystem.

Overraskende nok, da forskere observerede, at den gik hurtigere væk fra solen, så det ud til at accelerere væk og afvige fra de enkle forudsigelser, som Newtons tyngdelov dikterede. Hvad der kunne have forårsaget det? Ifølge en ny artikel fra Harvard-forskere Schmuel Baily og Avi Loeb, kunne det have været på grund af en fremmed-skabt lyssejle fra en fjern udenrigs-civilisation. Selvom ideen har taget verden med storm, er det et chokerende eksempel på sensationalist, dårligt motiveret videnskab.

En animation, der viser stien for den interstellære interloper nu kendt som ʻOumuamua. Kombinationen af ​​hastighed, vinkel, bane og fysiske egenskaber bidrager alle til den konklusion, at dette kom ud over vores solsystem. (NASA / JPL - CALTECH)

For astronomer og astrofysikere bør tyngdekraften altid være den dominerende faktor, når en massiv genstand flyver gennem vores solsystem. Solens gravitationsattraktion har langt den største effekt, og trækker enhver masse mod den i overensstemmelse med Newtons eller Einsteins love, afhængigt af hvor nøjagtig du ønsker at få. De eneste mulige kredsløb, ifølge Newtons gravitation, bør være en cirkel, en ellipse, en parabol eller en hyperbola.

For et objekt som ʻOumuamua skal banen være hyperbolisk. Mens et objekt, der startede i vores solsystem, i Neptune eller derover, måske oprindeligt kunne bevæge sig med hastigheder op til 1 km / s, begyndte ʻOumuamua sin indrejse i vores solsystem med hastigheder på over 20 km / s. Uden en tæt passering af nogen af ​​gasgiganterne, må dens oprindelse have været interstellar af natur.

Ideen om, at der er fremmede civilisationer derude, minearbejder asteroider og kometer og fastgør enorme strukturer til dem, før de sendes dem på en interstellar rejse, kan fange vores forestillinger, men har lige så meget videnskabelig gyldighed som vampyrer, der spiller golf på Månen. (Uddannelsesbilleder / UIG via Getty Images)

Alligevel, da det forlod vores solsystem, fulgte det ikke den forudsagte hyperboliske sti. I henhold til den bedste orbitalrekonstruktion, vi har været i stand til at mønstre, skyndte den sig op, da den bevægede sig mod Solen, og derefter bremsedes den ned, da den bevægede sig væk fra Solen. Men det bremsede ikke helt ned med den forudsagte hastighed; det er som om der var en lille, ekstra kraft, der skubber den væk fra Solen, ud over hvad tyngdelovene forudsagde.

Ethvert fysisk fænomen, der ikke stemmer overens med de enkleste forudsigelser, vi kan gøre, er ekstremt interessant fra et videnskabeligt perspektiv. Det betyder, at der er en anden faktor, der spiller: noget, der spiller en vigtig rolle ud over det, vi normalt ville, naivt overveje.

Den nominelle bane for den interstellare asteroide ʻOumuamua, beregnet på baggrund af observationer af 19. oktober 2017 og derefter. Den observerede bane afviste af en acceleration, der svarer til en ekstremt lille ~ 5 mikron / sekund² over det, der blev forudsagt, men det er betydningsfuldt nok til at kræve en forklaring. (TONY873004 AF WIKIMEDIA COMMONS)

I tilfælde af en interstellar asteroide ville et antal fysiske forklaringer, der fører til en anden bane end det, vi naivt forudsagde, give en masse mening.

  • Mørk stof kunne være til stede, men det er usandsynligt, at den er skyldige, da det ville medføre en acceleration mod solen.
  • Flygtigt materiale kunne opvarmes og udgases fra overfladen, men det er også usandsynligt, da det ikke viste tegn på en kometlignende hale.
  • Det kan skyldes ujævn opvarmning af selve objektet af Solen, som tidligere har været skylden for "afvigende acceleration", såsom for Pioneer-satellitterne.
  • Eller som forfatterne antyder, kan det skyldes solstrålingstrykket, skubbe mod selve objektet og få det til at accelerere hurtigere end forventet på grund af tyngdekraften alene.

Af disse potentielle forklaringer er den første ikke god, den anden er usandsynlig, men enten den tredje eller fjerde kunne let løse mysteriet.

Komet 67P / CG som afbildet af Rosetta. 'Oumuamua er meget forskellig, i form, størrelse og overfladesammensætning fra denne komet, men at rejse gennem galaksen i milliarder af år kunne have fået nøjagtigt en forekomst af en kometlignende eller asteroidlignende genstand til at blive forvitret til den form, som' Oumuamua nu besidder. (ESA / ROSETTA / NAVCAM)

Forklarende forklaring giver det mest mening, da både asteroider og kometer inde i vores solsystem er fyldt med flygtige forbindelser på deres overflader. Et flygtigt er pr. Definition et fast, islignende kemikalie, der opvarmes, skifter til gasfasen og fordamper væk, når moderkroppen kommer for tæt på Solen. Kometer udvikler haler (og somme tider også asteroider gør), begge udgas, og det ekstra skub fra solen kan forårsage en yderligere acceleration ud over, hvad tyngdekraften forudsiger på egen hånd.

Det eneste problem med dette scenarie er, at vi gjorde meget detaljerede observationer af ʻOumuamua i sig selv, og der var absolut intet bevis for denne outgassing opførsel. Den interstellare rejsende ser ud til at være afrundet og forvitret til en glat, langstrakt form, som om den var formet af millioner efter millioner af år i interstellar rum.

Lyskurven til 'Oumuamua, til højre, og den udledte, tumlende form og orientering fra selve kurven. (NAGUALDESIGN / WIKIMEDIA COMMONS)

Den ujævne opvarmningsmekanisme er ekstremt interessant. ʻOumuamua er et tumlende objekt, og det er sådan, vi opdagede dens underlige, cigarlignende form i første omgang. Når den ene side af det interstellære objekt vender mod solen, varmer den op til temperaturer, der kan være hundreder af grader varmere end den vækvendte side, hvilket fører til en stor temperaturgradient.

Ethvert objekt udstråler energi væk i forhold til dets temperatur, og den varme side vil derfor stråle med større energi end den kolde side. Den tumlende karakter (snarere end en jævn rotation) indebærer en ujævn udsendelse af stråling, som i princippet kan føre til en anomal acceleration. Hvorvidt den forudsagte acceleration vil være i overensstemmelse med det, der er observeret, er en kandidatforklaring, men er endnu ikke bekræftet.

Normalt ses strukturer som IKAROS, der er vist her, som potentielle sejl i rummet. Ved at drage fordel af solstrålingstrykket, kan et objekt som dette fremdrive sig selv gennem rummet med en betydelig acceleration, der afviger fra hvad tyngdekraften alene forudsiger. (WIKIMEDIA COMMONS USER ANDRZEJ MIRECKI)

Og den sidste ”indlysende” forklaring er, at Solen ud over at opvarme genstanden udøver et eget strålingstryk. Hvis der var et stort nok areal og en lille nok masse til dette objekt til at reflektere denne solstråling, kunne trykket fra solen selv forårsage denne afvigende acceleration.

Vi har aldrig haft et tæt møde med et interstellært objekt før; ʻOumuamua er den første, vi nogensinde har fundet, afbildet og sporet. Det er langt ud over vores teleskopiske evner nu, at det er for lille og for langt væk til at spore videre. Med andre ord, vi vil aldrig vide, hvad dens masse var, og vi får aldrig bedre målinger af den, end hvad der allerede er registreret. Alt, hvad vi kan gøre nu, baseret på de data, vi har, er at spekulere og forsøge at rekonstruere, hvad der kunne være sket.

En kunstners gengivelse af et laserdrevet sejl viser, hvordan et rumfartøj med stort areal kunne fremskyndes til meget høje hastigheder ved kontinuerligt at reflektere laserlys, der var højdrevet og stærkt kollimeret. Ved at påberåbe sig et sådant usandsynligt scenario for at forklare den verdslige acceleration, der blev observeret for den pågældende interstellare interloper, har Harvard-forskerne erstattet lydvidenskab med fantastiske spekulationer. (ADRIAN MANN / UCSB)

Hvis Baily og Loebs papir var afsluttet der, ville det være videnskab. Men selvfølgelig ville du aldrig have hørt om det, hvis de havde gjort det, fordi de ikke ville have tyet til de mest usandsynlige forklaringer: udlændinge.

Hvorfor har du hørt så meget om hurtige radioudbrud i de sidste par år? På grund af den usandsynlige forklaring af udlændinge, der blev fremsat om det.

Hvorfor ved vi alle så meget om Tabbys stjerne med de interessante fluksdip? På grund af det ekstraordinært usandsynlige scenarie med fremmede megastrukturer, der blev foreslået at forklare det.

Og nu har vi forestillingen om, at den interstellære interloper, ʻOumuamua, måske er en fremmed sonde med et tyndt, reflekterende lyssejl på: en opskaleret version af et gennembrud Starshot-lignende projekt.

DEEP-lasersejl-konceptet er afhængig af et stort lasersæt, der slår og accelererer et relativt stort område, lavmasse rumfartøj. Dette har potentialet til at fremskynde ikke-levende objekter til hastigheder, der nærmer sig lysets hastighed, hvilket muliggør en interstellar rejse inden for en enkelt menneskelig levetid. Arbejdet, der udføres af laseren ved at anvende en kraft, når et objekt bevæger sig en vis afstand, er et eksempel på energioverførsel fra en form til en anden. (© 2016 UCSB EXPERIMENTAL COSMOLOGY GROUP)

Det kan være sjovt at forestille sig scenarier, hvor udlændinge er ansvarlige for fænomener, som vi ikke er helt sikre på, hvordan vi skal forklare med de nuværende data, vi har, og måske er det værd at holde et åbent sind, når det kommer til deres eksistens. Men hele poenget med at gøre videnskab er at lære om universet, som det faktisk er, baseret på de bevis, vi faktisk har. Som det står, er der en række kandidater, naturlige forklaringer på alle disse fænomener, der ikke påberåber sig ny fysik, eksotiske scenarier eller indblanding af fremmed intelligens.

Desuden er objektets spektrale signatur, dets farve, refleksionsevne og andre egenskaber i overensstemmelse med en naturlig, snarere end intelligent, fremmed oprindelse. Baily og Loeb har givet os ekstraordinær formodning om science-fiction-niveau med praktisk talt intet mere end deres egne spekulationer til at sikkerhedskopiere det.

Asteroider indeholder nogle mængder flygtige forbindelser og kan ofte udvikle haler, når de nærmer sig nær Solen. Selvom ʻOumuamua måske ikke har en hale, er der meget sandsynligvis en astrofysisk forklaring på dens opførsel, der absolut ikke har noget at gøre med udlændinge. (ESA-SCIENCEOFFICE.ORG)

Vi siger ofte, at ekstraordinære påstande kræver ekstraordinære beviser, og i alle disse tilfælde er beviset meget, meget almindeligt. Det er værd at holde vores sind åben for muligheden for, at der er mere derude i universet, end vi i øjeblikket er klar over, men ikke at omfavne disse muligheder som sandsynlige på nogen som helst måde. Når du hopper til forklaringer, der er fantastiske, er det alt for let at glemme de mest sandsynlige forklaringer, som ofte kun involverer andet end de naturlige fænomener, der allerede findes og er godt forstået i det univers, vi kender.

I tilfælde af interstellar interloper ʻOumuamua, bør vi først og fremmest se på de naturlige forklaringer og ikke spekulere i noget, som det eneste bevis er vores egen ønsketænkning. Når alt kommer til alt, hvad der kan hævdes uden bevismateriale kan - og bør - afvises uden bevismateriale.

Starts With A Bang er nu på Forbes og genudgivet på Medium takket være vores Patreon-tilhængere. Ethan har skrevet to bøger, Beyond The Galaxy, og Treknology: The Science of Star Trek fra Tricorders til Warp Drive.