La desgasificación como explicación viable del exceso de aceleración de Oumuamua

tl; dr: El documento solo explora la posibilidad de que Δa no provenga de la desgasificación y pregunta cuáles son las implicaciones si solo fuera presión de radiación. Muestra que algo duro y muy delgado podría haber sobrevivido al viaje y exhibido el Δa debido solo a la presión de radiación. No dice que eso fue lo que sucedió. Esto lleva a algunas posibilidades interesantes:

¡ET perdió su cometa!

Discutimos los posibles orígenes de dicho objeto, incluida la posibilidad de que sea una vela de luz de origen artificial. Nuestros resultados generales se aplican a cualquier sonda de luz diseñada para viajes interestelares.

Fuente: El principal astrónomo de Harvard del Washington Post dice que una nave extraterrestre puede estar entre nosotros, y no le importa lo que piensen sus colegas.

Avi Loeb posa en el observatorio cerca de su oficina en Cambridge, Massachusetts. Su teoría sobre una nave extraterrestre ha dado la vuelta en los medios y ha causado controversia en la comunidad académica. (Adam Glanzman/Para The Washington Post)

Esta es una buena pregunta, y el OP tiene razón. Si bien la iluminación solar en un cuerpo del sistema solar tendrá una escala de r ^-2 , los diversos efectos de propulsión resultantes pueden tener un comportamiento más complejo.

Comencemos con el documento vinculado allí.

El artículo de ArXiv ¿Podría la presión de la radiación solar explicar la aceleración peculiar de 'Oumuamua? El resumen de dice:

La trayectoria observada se explica mejor por un exceso de aceleración radial Δa∝r ⁻² , donde r es la distancia de 'Oumuamua al Sol. Naturalmente, se espera tal aceleración para los cometas, impulsada por el material que se evapora.

Una clave para la pregunta del OP radica en qué significa la frase "... se explica mejor por...", o al menos cómo se usa a menudo en la ciencia. En casos como este, realmente solo significa "puede encajar" o "es consistente con".

2. ACELERACIÓN POR RADIACIÓN DE PRESIÓN

Micheli et al. (2018) habían demostrado que Oumuamua experimenta un exceso de aceleración radial, con su modelo de mejor ajuste

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

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

Eso es Micheli, M., Farnocchia, D., Meech, KJ, et al. 2018, Nature, 559, 223: Aceleración no gravitacional en la trayectoria de 1I/2017 U1 ('Oumuamua) Borrador no pagado y portal de investigación descargable

Eso es bastante pequeño, el documento postula que si 'Oumuamua tuviera solo unos pocos milímetros de espesor, entonces la desviación de Keplerian podría explicarse por la débil presión solar.

El OP menciona:

La presión de desgasificación depende tanto de la temperatura como de la presión, no me queda claro que uno esperaría que la presión de desgasificación siguiera la ley del cuadrado inverso al igual que la presión de radiación, pero algo que depende de las propiedades termodinámicas de sublimación de la superficie hipotética sólida.

Eso es ciertamente correcto. Pero con una cantidad tan pequeña de datos de un objeto tan lejano y con tan poco conocimiento sobre él, los astrónomos buscarán las funciones más simples para comenzar, y en casos como este (y otros) esas suelen ser leyes de potencia.

En mi pregunta, ¿Rosetta mejoró los modelos de efectos no gravitacionales en la órbita del cometa 67P? Describo la parametrización de Marsden para los efectos no keplerianos en los cuerpos del sistema solar.

Usando la siguiente convención:$\hat{\mathbf{e}}_R, \ \hat{\mathbf{e}}_T, \ \hat{\mathbf{e}}_N$son vectores unitarios en la ubicación del cometa en las direcciones radial, transversal y normal donde$\hat{\mathbf{e}}_R$puntos lejos del sol,$\hat{\mathbf{e}}_N$es la dirección del vector de momento angular (perpendicular al plano de la órbita) y$\hat{\mathbf{e}}_T$es perpendicular a los dos primeros y aproximadamente en la dirección del movimiento, las aceleraciones no gravitatorias se pueden parametrizar mediante las ecuaciones empíricas:

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

donde:

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

y los coeficientes de aceleración$A_1,A_2,A_3$comúnmente tienen unidades de$AU / day^2$.

Esa es una parametrización y los exponentes de esos dos términos de la ley de potencia están optimizados de alguna manera. Están destinados a capturar algunos efectos de la desgasificación sin entrar en los detalles sangrientos.

Más información sobre Brian G. Marsden: Wikipedia y New York TImes y la Universidad de Columbia .

¡Ya basta de antecedentes! ¿Cuál es el punto de?

El artículo vinculado de ArXiv Bialy y Loeb 2018 quisiera explorar la posibilidad de que la desviación de la aceleración se deba solo a la presión de radiación sin desgasificación. No es que no lo haga, esto es solo un "qué pasaría si". Este "qué pasaría si" es consistente con los datos (que en sí mismos son consistentes con el cuadrado inverso), si 'Oumuamua tuviera unos pocos milímetros de grosor.

Según Drahus et al, la aceleración no gravitacional es "notablemente fuerte"... https://ui.adsabs.harvard.edu/#abs/2018DPS....5030102D

El artículo anterior proporciona los límites superiores de cualquier desgasificación remanente. Mientras que otra respuesta sugiere que un no gravitacional$r^{-2}$la aceleración de (4,92±0,16) × 10−4 cm s−2 a 1 AU es "bastante pequeña", desde la perspectiva de los científicos que han analizado esto detenidamente, esa discrepancia no es para nada pequeña y, de hecho, bastante desconcertante y objeto de investigación activa.