Ausgasung als brauchbare Erklärung für den Oumuamua-Beschleunigungsüberschuss

tl;dr: Das Papier untersucht nur die Möglichkeit, dass Δa nicht von Ausgasung herrührt, und fragt, was die Auswirkungen wären, wenn es nur Strahlungsdruck wäre. Es zeigt, dass etwas Hartes und sehr Dünnes die Reise überlebt haben könnte und das Δa allein aufgrund des Strahlungsdrucks aufwies. Es wird nicht gesagt, dass das passiert ist. Dies führt zu einigen interessanten Möglichkeiten:

ET hat ihren Drachen verloren!

Wir diskutieren die möglichen Ursprünge eines solchen Objekts, einschließlich der Möglichkeit, dass es sich um ein Lichtsegel künstlichen Ursprungs handeln könnte. Unsere allgemeinen Ergebnisse gelten für alle Lichtsonden, die für interstellare Reisen ausgelegt sind.

Quelle: Harvards Top-Astronom der Washington Post sagt, ein außerirdisches Schiff könnte unter uns sein – und es ist ihm egal, was seine Kollegen denken

Avi Loeb posiert im Observatorium in der Nähe seines Büros in Cambridge, Massachusetts. Seine Theorie über ein außerirdisches Raumschiff hat in den Medien die Runde gemacht und in der akademischen Gemeinschaft Kontroversen ausgelöst. (Adam Glanzman/Für die Washington Post)

Das ist eine gute Frage, und der OP hat Recht. Während die Sonneneinstrahlung auf einen Körper eines Sonnensystems als r ^–2 skaliert , können die verschiedenen resultierenden Antriebseffekte ein komplexeres Verhalten haben.

Beginnen wir mit dem verlinkten Papier dort.

Das ArXiv-Papier Könnte der Sonnenstrahlungsdruck die eigentümliche Beschleunigung von 'Oumuamua erklären? 's Zusammenfassung sagt:

Die beobachtete Flugbahn lässt sich am besten durch eine übermäßige Radialbeschleunigung Δa∝r ⁻² erklären , wobei r die Entfernung von 'Oumuamua von der Sonne ist. Eine solche Beschleunigung wird natürlich für Kometen erwartet, angetrieben durch das verdampfende Material.

Ein Schlüssel zur Frage des OP liegt darin, was der Ausdruck "... wird am besten erklärt durch ..." bedeutet oder zumindest wie er in der Wissenschaft häufig verwendet wird. In solchen Fällen bedeutet es wirklich nur „kann angepasst werden durch“ oder „ist konsistent mit“.

2. BESCHLEUNIGUNG DURCH STRAHLUNGSDRUCK

Micheliet al. (2018) hatten mit ihrem Best-Fit-Modell gezeigt, dass Oumuamua eine übermäßige Radialbeschleunigung erfährt

$$\Delta a = a_0\left( \frac{r}{AU}\right)^n$$

mit n = -2 und a_0 = (4,92±0,16)×10−4 cm s−2

Das sind Micheli, M., Farnocchia, D., Meech, KJ, et al. 2018, Nature, 559, 223: Nicht-Gravitationsbeschleunigung in der Flugbahn von 1I/2017 U1 ('Oumuamua) Nicht bezahlter Entwurf und herunterladbares Forschungstor

Das ist ziemlich klein, das Papier postuliert, dass, wenn 'Oumuamua nur wenige Millimeter dick wäre, die Abweichung von Keplerian durch den schwachen Sonnendruck erklärt werden könnte.

Das OP erwähnt:

Der Ausgasungsdruck hängt sowohl von der Temperatur als auch vom Druck ab. Mir ist nicht klar, dass man erwarten würde, dass der Ausgasungsdruck dem Gesetz des umgekehrten Quadrats folgt, genau wie der Strahlungsdruck, aber etwas, das von den thermodynamischen Sublimationseigenschaften des hypothetischen Oberflächenfestkörpers abhängt

Das ist sicherlich richtig. Aber mit so einer kleinen Datenmenge von einem so weit entfernten Objekt, über das so wenig bekannt ist, werden Astronomen nach den einfachsten Funktionen greifen, um zu beginnen, und in Fällen wie diesem (und anderen) sind dies normalerweise Potenzgesetze.

In meiner Frage Hat Rosetta die Modelle der nicht-gravitativen Effekte auf der Umlaufbahn des Kometen 67P verbessert? Ich skizziere die Marsden-Parametrisierung für nicht-keplerische Effekte auf Körper des Sonnensystems.

Unter Verwendung der folgenden Konvention:$\hat{\mathbf{e}}_R, \ \hat{\mathbf{e}}_T, \ \hat{\mathbf{e}}_N$Einheitsvektoren am Ort des Kometen in radialer, transversaler und normaler Richtung sind, wo$\hat{\mathbf{e}}_R$weist von der Sonne weg,$\hat{\mathbf{e}}_N$ist die Richtung des Drehimpulsvektors (senkrecht zur Bahnebene) und$\hat{\mathbf{e}}_T$senkrecht zu den ersten beiden und ungefähr in Bewegungsrichtung steht, können nicht-gravitative Beschleunigungen mit den empirischen Gleichungen parametrisiert werden:

$$\mathbf{a}_{NG} = ( A_1\hat{\mathbf{e}}_R \ + \ A_2\hat{\mathbf{e}}_T \ + \ A_3\hat{\mathbf{e}}_N) \ g(r),$$

wo:

$$g(r)= 0.111262\left(\frac{r}{2.808}\right)^{-2.15} \left(1+\left(\frac{r}{2.808}\right)^{5.093}\right)^{-4.6142},$$

und die Beschleunigungskoeffizienten$A_1,A_2,A_3$haben üblicherweise Einheiten von$AU / day^2$.

Das ist eine Parametrisierung, und die Exponenten dieser beiden Potenzgesetzterme werden nur irgendwie optimiert. Sie sollen einige Auswirkungen des Ausgasens einfangen, ohne auf die blutigen Details einzugehen.

Mehr über Brian G. Marsden: Wikipedia , und New York TImes und Columbia University .

Genug mit dem Hintergrund schon! Was ist der Punkt?

Das verlinkte ArXiv-Papier Bialy und Loeb 2018 möchte die Möglichkeit untersuchen , dass die Beschleunigungsabweichung möglicherweise nur auf den Strahlungsdruck ohne Ausgasung zurückzuführen ist. Nicht, dass es das nicht tut, dies ist nur ein "Was wäre wenn". Dieses „Was wäre wenn“ stimmt mit den Daten überein (die selbst mit umgekehrtem Quadrat übereinstimmen ), wenn 'Oumuamua einige Millimeter dick wäre.

Laut Drahus et al. ist die nicht-gravitative Beschleunigung "bemerkenswert stark"... https://ui.adsabs.harvard.edu/#abs/2018DPS....5030102D

Der obige Artikel liefert Obergrenzen für jegliche Restausgasung. Während eine andere Antwort darauf hindeutet, dass eine Nicht-Schwerkraft$r^{-2}$Beschleunigung von (4,92±0,16)×10−4 cm s−2 bei 1 AE ist "ziemlich klein", aus der Perspektive von Wissenschaftlern, die sich dies genau angesehen haben, ist diese Diskrepanz überhaupt nicht klein und in der Tat ziemlich rätselhaft und Gegenstand aktiver Forschung.