Новая гипотеза о происхождении первого зафиксированного вблизи Солнца межзвёздного астероида заключается в том, что это фрагмент «экзоплутона» — объекта пояса Койпера другой звезды. Он состоит из азотного льда и был выброшен из своей молодой звёздной системы в рукаве Персея примерно 500 миллионов лет назад.
Оумуамуа ( ʻOumuamua ) — один из двух известных на сегодня «межзвёздных объектов», залетевших в пределы Солнечной системы. Он был обнаружен в 2017 году и как первый объект такого рода получил обозначение 1I/2017 U1 и — позже — собственное имя 1I/ ʻOumuamua. Второй такой объект — межзвёздная «комета» Борисова с обозначением C/2019 Q4, или 2I /Borisov, открытая в 2019 году. На происхождение этих объектов из-за пределов Солнечной системы указывают прежде всего их элементы орбиты: гиперболические траектории и скорости, нехарактерные для объектов Солнечной системы, даже для долгопериодических комет из облака Оорта. Так, Оумуамуа движется со скоростью ≈26 км/сек (расчётное ассимптотическое значение на большом удалении от Солнца), что близко к средней скорости движения звёздного вещества в окрестностях Солнца, или локальному стандарту покоя . Объект открыли уже после прохождения им перигелия , и на протяжении 2018 года он удалился слишком далеко для наблюдений даже на телескопе Hubble .
Происхождение Оумуамуа, как и кометы Борисова, неясно. Предполагается, что он мог зародиться в какой-то из звёздных систем или в межзвёздном молекулярно-газовом облаке. Гипотезы о его происхождении должны укладываться в некие рамочные параметры исходя из наблюдаемых свойств и траектории. Одна из таких загадок — «негравитационное ускорение»: объект, уже попав в поле наблюдения внутри Солнечной системы, движется с ускорением, которое нельзя объяснить только гравитационными манёврами вокруг Солнца. Если не рассматривать всерьёз версию о «межзвёздном космическом корабле», правдоподобное объяснение такому свойству находили в испарении летучих веществ, например, водорода под действием Солнца — то же, что происходит с ледяными кометами вблизи их перигелия. Этот вклад в ускорение очень мал и для подобных объектов (комет и астероидов Солнечной системы) составляет менее десятитысячной части гравитационного ускорения (10 −6 —10 −7 м/сек 2 ) Тем не менее такие поправки фиксируют и по ним можно оценить, какое количество газа испаряется с поверхности комет, то есть сделать вывод об их размерах и составе. Негравитационное ускорение астероида Оумуамуа оказалось аномально большим по сравнению с обычными кометами (но всё равно это доли процента от гравитационных сил). Для такого ускорения необходимо испарение слишком большой массы льда в единицу времени, и доступными наблюдениями это не подтверждается.Некоторые теории предполагают, что неравномерное испарение с разных частей объекта может привести к получению им дополнительного реактивного импульса; в свою очередь такое неравномерное испарение может быть за счёт «неправильной» формы объекта. На рисунках астероид представляют в двух вариантах: или сильно вытянутым (в виде бревна), или уплощённым (в виде блина). Оба варианта согласуются с формой его световой кривой — периодическим изменением во времени его светимости (на открывающем рисунке): возможно, он летит кувыркаясь, а не как в меру изометричное тело типа астероида.
Эти аномальные свойства астероида оказалось возможным объяснить, предположив, что Оумуамуа частично состоит из водородного льда H2 . Гипотеза получила популярность, и её авторы показали, что астероид за счёт испарения под действием Солнца мог бы получить как раз наблюдаемое негравитационное ускорение, если бы на его поверхности доля льда составляла до 6%. Но недавно на основании моделирования физических свойств астрофизики показали, что такой объект не смог бы преодолеть путь в межзвёздном пространстве до Солнечной системы — его ледяное вещество быстро испарилось бы по дороге (об этом есть отдельная статья ).
Астрофизики из университета Аризоны (ASU ) предложили новое объяснение . Они рассмотрели гипотезу, согласно которой Оумуамуа также состоит из льда (по крайней мере поверхностные слои), но азотного N2 . Азотный лёд не так сильно испаряется во время путешествия в межзвёздном пространстве (для сохранности водородного льда необходима температура около 3K, а азот гораздо более устойчив во время перелёта). Источник такого льда в Солнечной системе и её аналогах также выглядит правдоподобно — это ледяные тела в поясе Койпера наподобие Плутона или даже некоторые спутники планет, например, Тритон или Титан с их атмосферами из азота и метана. Исследователи рассчитали комбинации размеров и отражающей способности поверхности (альбедо ), которые отвечали бы такому объекту, и вычислили его размер и массу перед входом в Солнечную систему. Затем эти данные сравнили с размерами и (предполагаемой) формой Оумуамуа. Также проверялись альтернативные гипотезы: насколько достоверным выглядит предположение о его азотном составе по сравнению с другими вариантами, например, с «типичной» кометой или телом, наполненным водяным льдом. Наконец, смоделировали механизм, благодаря которому Оумуамуа оказался за пределами своей звёздной системы. Исследование опубликовано в марте 2021 года в Journal of Geophysical Research: Planets в двух связанных работах (статья 1 , статья 2 ).
Астрономы определили, какое негравитационное ускорение должны иметь тела, сложенные разными типами льда и показали, что объект из азотного льда удовлетворяет вилкам ограничений по ускорению, размерам и альбедо Оумуамуа, а также объясняет отсутствие у него выбросов углекислого газа, моноксида углерода (CO) или пыли. Межзвёздный астероид на момент наблюдения мог быть небольшим телом размером 45×45×7,5 метров. Его альбедо похоже на значения у таких тел, как Плутон и Тритон. Оценки показывают, что он был выброшен 0,4—0,5 миллиарда лет назад из молодой звёздной системы, возможно, расположенной в рукаве Персея нашей Галактики.
Кроме того, исследователи промоделировали возможность зарождения и выброса таких объектов из звёздных систем. Удары по поверхности плутонообразных тел пояса Койпера в Солнечной системе могли бы приводить к образованию миллиардов таких фрагментов (авторы приводят оценку 1014 фрагментов в системе, похожей на Солнечную). Около половины из них были бы обломками, состоящими из водяного льда, и около половины — из азота. Такие столкновения могли случаться из-за динамической нестабильности в ранней Солнечной системе, что приводило к разрушению тел пояса Койпера. Таким образом, Оумуамуа может происходить от «экзоплутона» , то есть объекта из пояса Койпера другой звёздной системы, и подобные объекты и динамика могут быть достаточно универсальными у других звёзд. Экзопланеты такого типа пока что неизвестны, и вряд ли их можно обнаружить на современном уровне астрономических наблюдений. Галактическое излучение на протяжении 4,5 миллиардов лет разрушает такие объекты, так, что они должны составлять небольшую часть (около 0,1%) долгопериодических комет из облака Оорта. Согласно недавним оценкам астрономов , ежегодно Солнечную систему должно посещать в среднем около семи межзвёздных объектов, подобных астероиду Оумуамуа и комете Борисова.