Межзвездные объекты (ISO) привлекают внимание ученых с тех пор, как в 2017 году 'Оумуамуа' стал первым подтвержденным ISO, пересекшим Солнечную систему. В 2019 году последовал 'Комета 2i/Борисов', представляющий собой только два известных ISO, посетивших наше космическое соседство.
Тем не менее, бесчисленные ISO, вероятно, проходили через Солнечную систему на протяжении всей истории, и ожидается, что в будущем будет много таких визитов благодаря достижениям в области наблюдений, таким как обсерватория Вера Рубин.
Возможность того, что ISO или одинокая планета станут постоянным членом Солнечной системы, зависит от фазового пространства, математической структуры, описывающей динамические системы, такие как планетарные орбиты. Траектории и взаимодействия ISO в этом пространстве могут привести к временной или постоянной захвату.
Фазовое пространство охватывает все возможные орбитальные конфигурации вокруг Солнца, используя положение и импульс в качестве координат. Внутри этой сложной структуры существуют два типа точек захвата.
Первые — это слабые точки захвата, которые позволяют объектам временно входить в полустабильные орбиты, часто рядом с границами гравитационных полей.
Вторые — это постоянные точки захвата. Объекты, захваченные здесь, остаются гравитационно связанными на неопределенное время в стабильных орбитах.
Постоянное захватывание происходит, когда угловой момент и энергия объекта точно совпадают с этими регионами. Небольшие изменения в фазовом пространстве могут перемещать объекты между слабым и постоянным захватом, при этом переменные, такие как эксцентриситет орбиты и полуоси, играют значительную роль.
Исследование, проведенное Эдвардом Белбруном из Ешивского университета и Джеймсом Гриным из Space Science Endeavors, исследует эту динамику. Их исследование под названием 'Постоянное захватывание в Солнечной системе' погружается в теоретическую механику фазового пространства и захвата ISO.
Авторы описывают постоянное захватывание как постоянную связь малого тела из межзвездного пространства к Солнцу, которая происходит, когда это тело не может сбежать в межзвездное пространство и остается пойманным в Солнечной системе навсегда, перемещаясь в этом пространстве без столкновения с Солнцем.
В отличие от предыдущих исследований, сосредоточившихся на Юпитере как третьем теле в трехтелевом проблеме, данное исследование рассматривает приливные силы галактики, предлагая новые идеи. Эти силы значительно влияют на структуру фазового пространства, увеличивая потенциал для захвата ISO.
Одинокие планеты изобилуют в космическом пространстве из-за раннего планетарного рассеяния и гравитационных взаимодействий.
Конечная архитектура любой Солнечной системы будет формироваться рассеиванием планет и пролётами звездных систем в формировании, поскольку такие близкие встречи могут вытаскивать планеты и малые тела из систем и создавать то, что мы называем одинокими планетами. Это предполагает, что одинокие планеты могут превзойти количество звезд, хотя авторы исследования отмечают, что это утверждение несколько спорно.
Звёзды, находящиеся поблизости, часто проходят близко к Солнечной системе, и шесть таких близких встреч предсказываются в течение следующих 50,000 лет. Эти встречи могут удалить объекты из облака Оорта или облегчить захват ISO через гравитационную область Хилла Солнца, которая простирается на 3,81 светового года в направлении или от галактического центра.
Новое исследование также показывает, что ISO или одинокие планеты могут быть слабо захвачены в Солнечной системе, двигаясь хаотично, но избегая столкновений. Такие вторжения могут нарушить планетарные орбиты, оставляя видимые следы.
Обсерватория Вера Рубин может преобразовать наше понимание ISO, раскрывая их распределение и потенциал как долгосрочных жителей Солнечной системы. С углубленными исследованиями идея о том, что гостевой межзвездный объект может стать постоянным соседом, становится все более вероятной.