Коротко и по делу — что наблюдать, какие модели выдвинуть (включая спорные) и как их количественно проверять.
Наблюдения (порядок важности / действия при обнаружении):
- Астрометрия высокой точности (для траектории и ненормального ускорения).
- Световые кривые с высокой временной разрешающей способностью (ротация, тумилинг, форма).
- Спектроскопия в видимом и ближнем ИК (состав поверхности).
- Тепловая ИК-фотометрия/спектроскопия (температура, альбедо, теплоёмкость).
- Поляриметрия (структура поверхности, гранулометрия).
- Глубокие наблюдения газовой/пылевой комы: узкополосная спектроскопия (CN, C2, OH, H2O), mm/sub-mm (CO, CO2, HCN) — ALMA, JWST.
- Радио/радал (если близко): форма, размеры, поверхность.
- Наблюдения зависимости ненормального ускорения от расстояния до Солнца (в разных r).
- Мониторинг в радио на искусственные радиосигналы; глубокие радиопоиски на узкополосный/широкополосный сигнал.
- Быстрая реакция (чем раньше — тем полезнее) и многодневный/многоинструментный охват.
Кандидатные модели происхождения (с краткими предсказаниями наблюдаемых признаков):
1) Небольшое межзвёздное тело-комета (сублимирующий лёд).
- Ожидаемые признаки: газовая эмиссия, пылевая кома/хвост, спектральные признаки летучих, ненормальный ток ускорения коррелирует с активностью.
- Проверка: найти эмиссионные линии/пыль, оценить массовый расход $\dot{M}$ и сравнить с требуемым ускорением $a$ по формуле $a=\frac{\dot{M}{v}_{\mathrm{ej}}}{m}$.
2) Скалистое/углистое межзвёздное тело (астероид).
- Признаки: отсутствие газовой эмиссии, термальная ИК-сигнатура согласуется с плотностью/теплопроводностью, ненормальное ускорение маловероятно.
- Проверка: если наблюдается ускорение — противоречие; можно оценить требуемую силу трения или выбросов пыли.
3) Лёд необычного типа: H2- или N2-айсберг (гипотезы для 'Oumuamua).
- Признаки: активность без видимой пыли/стандартных газов; специфическая температ. зависимость испарения; спектральные следы (N2 трудно увидеть в видимом).
- Проверка: оценить выживаемость льда в МВ/межзвёздной среде (время разрушения), требуется совместимость с частотой образования таких объектов; рассчитать скорость испарения и предсказанную массовую потерю.
4) Пористый агрегат (низкая плотность, большая площадь на массу).
- Признаки: большая эффективная площадь -> радиационное давление может влиять; особая термальная инерция; световые кривые большие амплитуды.
- Проверка: оценить пористость и механическую прочность на пути и в приёме.
5) Давление света / «парус» (искусственная/натуральная тонкая плёнка).
- Признаки: ненормальное ускорение, масштабирование $a\propto r^{-2}$, высокая отношение площадь/масса $A/m$; отсутствие комы; возможно плоская или сильно асимметричная форма; радиосигналы (если активный).
- Проверка: потребный $A/m$ из уравнения давления света:
$$a_{\mathrm{rad}}(r)=\frac{L_{\odot }}{4\pi c{r}^2}(1+R)\frac{A}{m},$$ где $L_{\odot }$ — светимость Солнца, $R$ — коэффициент отражения. Оценить требуемую толщину при плотности $\rho$: $t\sim \frac{1}{\rho (A/m)}$. Если требуемая толщина нереалистично мала — аргумент против естественности.
6) Искусственный аппарат / обломок чужой техники (спорная гипотеза).
- Признаки: несоответствие естественным моделям, возможные узкополосные радиосигналы, регулярные манёвры/стабильность ориентации, материал с необычным спектром.
- Проверка: поиск сигналов, оценка механики (плотность, A/m), отсутствие природных объяснений; но приоритетно применять строгие статистические критерии из-за низких априорных вероятностей.
Математические и численные модели для проверки:
- Динамика с дополнением к гравитации: добавить функционал ненормального ускорения ${\mathbf{a}}_{\mathrm{extra}}(r,t,\mathbf{S})$ (например, радиационное давление, реактивная сила от испарения) и подгонять по астрометрии.
- Модель испарения: подставлять те виды льдов, вычислять $\dot{m}(T)$ через кинетику испарения и баланс энергии (солнечное отопление, радиация, проводимость).
- Тепловая модель поверхности/внутренности для предсказания массы потерь и тепловой фазы.
- Модель вращения/тумилинга (крутильный динамический уравнения) для связывания световой кривой с формой и распределением отражения.
- Популяционные модели (синтез ejection rates из планетных систем) для оценки ожидаемой пространственной плотности ISO $n$ и сравнения с частотой обнаружений.
Как оценить правдоподобие (количественные критерии):
1. Уточнить ключевые наблюдаемые величины: величина и зависимость ненормального ускорения $a(r)$, наличие/отсутствие газов и пыли, спектр/цвета, плотность/размер по тепловому и видимому излучению, реакция на радиационное давление, световая кривая.
2. Для каждой гипотезы посчитать предсказания $\mathcal{M}\to D$ и оценить правдоподобие $P(D|\mathcal{M})$.
3. Применить байесовскую модельную селекцию: сравнить апостериорные вероятности
$$\frac{P({\mathcal{M}}_1|D)}{P({\mathcal{M}}_2|D)}=\frac{P(D|{\mathcal{M}}_1)P({\mathcal{M}}_1)}{P(D|{\mathcal{M}}_2)P({\mathcal{M}}_2)}.$$ Важно задать разумные приоры $P(\mathcal{M})$ (например, искусственная гипотеза имеет низкий a priori).
4. Аналитические тесты:
- Радио давление: проверить скалирование $a\propto r^{-2}$. Совпадение поддержит парусную модель.
- Испарение: проверить корреляцию $a(r)$ с ожидаемой скоростью испарения данной льдовой смеси (очень быстрое изменение с $r$ для летучих).
- Эмиссия газа: если требуется $\dot{M}$ для получения $a$, сравнить с пределами чувствительности спектрометров; если $\dot{M}$ выше детектируемых — модель подтверждается, если ниже — сомнительна.
- Плотность/толщина: из A/m вычислить толщину $t\sim 1/(\rho A/m)$ и спросить физическую реалистичность.
- Популяционная консистентность: оценить, может ли модель производить достаточное количество таких объектов в галактическом масштабе (сравнить предсказанную плотность с оценками из LSST/пан-стартов).
Примеры простых оценок (формулы):
- Давление света в 1 а.е. $P_{\odot }\approx \frac{L_{\odot }}{4\pi c(1\mathrm{au}{)}^2}$ и ускорение
$$a_{\mathrm{rad}}(1\mathrm{au})\approx P_{\odot }(1+R)\frac{A}{m}.$$ - Требуемая массовая потеря для ускорения $a$:
$$\dot{M}\approx \frac{am}{v_{\mathrm{ej}}}.$$ Если спектроскопические лимиты дают ${\dot{M}}_{\mathrm{obs}}^{\max }\ll \dot{M}$, то модель испарения неверна.
Практическая стратегия принятия решения:
- Шаг 1: немедленно получить спектр и глубокие кадры на ИК/видимом + точную астрометрию.
- Шаг 2: оценить масштаб ускорения и его зависимость от $r$; одновременно искать газы.
- Шаг 3: вычислить необходимые параметры (A/m, $\dot{M}$, плотность) и сравнить с физическими ограничениями и наблюдательными лимитами.
- Шаг 4: провести байесовское сравнение основных моделей; если ничего естественного не объясняет — аккуратно оценить спорные гипотезы, требуя дополнительных подтверждений (сигналы, повторяемость, спектры).
Критерии дисквалификации спорных гипотез:
- Искусственная гипотеза: дисквалифицируется при отсутствии независимых признаков (распространённость объектов, невозможность технико-экономического устройства, несовместимость материалов); требует высоких стандартов доказательства.
- Экзотические лёды (H2, N2): дисквалифицируются, если время жизни в МВ недостаточно велико или если популяционные расчёты не дают таких объектов в нужном количестве.
- Радиальное давление: отвергнута, если масштабирование ускорения не $r^{-2}$ или если требуемая толщина/плотность нереалистичны.
Итог: комбинируйте быстрые, многодиапазонные наблюдения с физическими моделями, вычисляйте конкретные требуемые параметры (A/m, $\dot{M}$, плотность, время жизни) и применяйте байесовскую селекцию моделей. Спорные гипотезы не стоит сразу исключать, но им нужны жесткие количественные подтверждения — согласованность минимум по трём независимым наблюдениям (динамика, состав, популяция).