Что происходит с межзвездными объектами, захваченными Солнечной системой?

Теперь, когда мы знаем, что межзвездные объекты (МЗО) посещают нашу Солнечную систему, ученые стремятся лучше их понять. Как они могли быть захвачены? Если они захвачены, что с ними происходит? Сколько их может быть в нашей Солнечной системе?

Одна команда исследователей пытается найти ответы, о чем рассказывает издание "Universe Today".

Мы наверняка знаем о двух МЗО: Оумуамуа и комета 2I/Борисова. Должны быть и другие, вероятно их много. Но мы только недавно получили технологию, позволяющую их увидеть. Вероятно мы откроем еще многие из них в ближайшее время благодаря новым средствам, таким как обсерватория Веры К. Рубин.

В новой работе, представленной в The Planetary Science Journal (препринт), трио исследователей углубилась в вопрос о МЗО в нашей Солнечной системе. Название статьи: "О судьбе межзвездных объектов, захваченных нашей Солнечной системой". Первый автор – Кевин Нейпир из физического факультета Мичиганского университета.

Пока не существует надежного способа идентификации отдельных захваченных объектов. Если бы астрономы могли уловить МЗО в процессе их захвата, это было бы замечательно. Но Солнечная система чрезвычайно сложна, и это делает идентификацию МЗО трудным делом. "Учитывая сложную динамическую архитектуру внешней Солнечной системы, нелегко определить, имеет ли объект межзвездное происхождение", - пишут авторы.

Не было достаточной возможности изучить ни Оумуамуа, ни Борисова. Они были идентифицированы как МЗО из-за их гиперболической избыточной скорости. Это означает, что объект имеет правильную траекторию и достаточно высокую скорость, чтобы избежать гравитации центрального объекта. В этом случае центральным объектом, конечно, является Солнце.

Итак, могли быть МЗО захваченными? Вполне вероятно. "Первым шагом в тщательном исследовании этого вопроса является расчет поперечного сечения захвата межзвездных объектов как функции гиперболической избыточной скорости...", - пишут авторы.

Но это, по мнению авторов, только первый шаг. "Хотя поперечное сечение является первым шагом к расчету массы пришлых камней, проживающих в нашей Солнечной системе, нам также нужно знать продолжительность жизни захваченных объектов". Исследователи рассчитали продолжительность жизни объектов с помощью моделирования, пытаясь понять, что с ними происходит со временем в нашей Солнечной системе, а затем составили текущий перечень захваченных МЗО.

Исследователи выделили три общие тенденции:

• Для выживания более нескольких миллионов лет, захваченные объекты должны каким-то образом поднять свои перицентры за пределы Юпитера. (В этом случае, выживание означает оставаться привязанным к Солнечной системе.)
• Объекты, находящиеся на высоконаклонных орбитах, имеют тенденцию выживать дольше, чем находящиеся на плоских орбитах.
• Ни один объект не достиг постоянного транснептуновского статуса (т.е. q = 30 а.е.)

В первом случае, если МЗО не может поднять свой перицентр за пределы Юпитера, то он, вероятно, будет затянут в газовый гигант и уничтожен. Во втором случае объекты, находящиеся на очень наклонных орбитах, имеют меньшую вероятность встретить планету, поскольку большую часть времени они находятся вне плоскости Солнечной системы. Объекты на плоских орбитах имеют большую вероятность встретиться с планетой и возмутятся и отправятся обратно в межзвездное пространство. В третьем случае, МЗО трудно достичь постоянного транснептуновского статуса, поскольку для этого понадобится очень маловероятная цепочка событий.

Моделирование имеет некоторые ограничения, которые авторы объясняют. Они учли только четыре самые крупные планеты Солнечной системы и Солнце. Меньшие тела либо не такие массивные, чтобы иметь большое влияние, или влияние, которое они имели бы, омрачается Солнцем. Они также игнорируют выбросы газов, радиационное давление Солнца или притягивание планетарных атмосфер, что в любом случае было бы чрезвычайно редким и маловероятно повлияет на результаты. "Каждая из этих аппроксимаций является достаточно скромной, так что их включение относительно малр повлияет на наши выводы", - объясняют они.

В целом, моделирование показывает, что со временем большинство захваченных тел будут выброшены из Солнечной системы. Хотя и займет некоторое время. Это потому, что большинство МЗО просто проходили бы через систему, а те, что попали на нестабильную орбиту определенного типа, проходили бы через много орбит, 30 в этой работе, прежде чем будут выброшенными. Это связано с тем, что захваченные объекты, как правило, имеют половинчатые большие оси в 1000 а.е. с периодами обращения около 30 000 лет. Поэтому пройдет минимум один миллион лет, прежде чем захваченные МЗО будут выброшены.

Исследователи также подсчитали популяции захваченных МЗО, которые сейчас могут находиться в нашей Солнечной системе. Они отмечают, что существуют два отдельных периода, когда можно захватить объекты, представляющие интерес. Первый – в ранние дни Солнечной системы, когда Солнце все еще находится в своем родовом скоплении звезд, и объекты внутри этого скупчения могли быть захвачены. Второй – когда Солнце находится одно.

В своем моделировании трио ученых использовало 276 691 синтетический захваченный межзвездный объект. Из них только 13 выжили в течение 500 миллионов лет, и только три объекта выжили за один миллиард лет. Но эти результаты сопровождаются подробными оговорками, которые лучше объясняются в самой работе.

Авторы отмечают, что их моделирование могут быть полезными для понимания панспермии. Если химические вещества, необходимые для жизни, или даже сама жизнь, могут каким-то образом перемещаться между солнечными системами, МЗО, вероятно, играют определенную роль. Возможно, выдающуюся роль.

Они также вспоминают сценарий "Девятой планеты". Один из авторов этой работы Константин Батыгин вместе с Майклом Е. Брауном выдвинул гипотезу о так называемой Девятой планете. Эта гипотеза утверждает, что другая планета, примерно в 5-10 раз больше массы Земли, находится на широкой орбите с половиной большой оси от 400 до 800 а.е. Девятой планете, если она существует, понадобится от 10 000 до 20 000 лет, чтобы осуществить одну орбиту вокруг Солнца.

Согласно этой работе, при подключении к моделированию, Девятая планета "...показала богатую динамику, которая не появилась в моделировании с включением только четырех известных планет-гигантов".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.