Що відбувається з міжзоряними об’єктами, захопленими Сонячною системою?

Тепер, коли ми знаємо, що міжзоряні об’єкти (МЗО) відвідують нашу Сонячну систему, вчені прагнуть краще їх зрозуміти. Як вони могли бути захоплені? Якщо вони захоплені, що з ними відбувається? Скільки їх може бути в нашій Сонячній системі?

Одна команда дослідників намагається знайти відповіді, про що розповідає видання "Universe Today".

Ми напевно знаємо про два МЗО: Оумуамуа та комета 2I/Борисова. Мали б бути й інші, ймовірно їх багато. Але ми лише нещодавно здобули технологію, що дозволяє їх побачити. Ймовірно ми відкриємо ще багато з них найближчим часом завдяки новим засобам, таким як обсерваторія Віри К. Рубін.

У новій роботі, представленій у The Planetary Science Journal (препринт), тріо дослідників заглибилась у питання щодо МЗО у нашій Сонячній системі. Назва статті: "Про долю міжзоряних об′єктів, захоплених нашою Сонячною системою". Перший автор – Кевін Нейпір з фізичного факультету Мічиганського університету.

Наразі не існує надійного способу ідентифікації окремих захоплених об’єктів. Якби астрономи могли вловити МЗО у процесі їх захоплення, це було б чудово. Але Сонячна система надзвичайно складна, і це робить ідентифікацію МЗО важкою справою. "Враховуючи складну динамічну архітектуру зовнішньої Сонячної системи, нелегко визначити, чи має об′єкт міжзоряне походження", - пишуть автори.

Не було достатньої можливості вивчити ані Оумуамуа, ані Борисова. Вони були ідентифіковані як МЗО за їх гіперболічною надлишковою швидкістю. Це означає, що об′єкт має правильну траєкторію та достатньо високу швидкість, щоб уникнути гравітації центрального об′єкта. У цьому випадку центральним об′єктом, звичайно, є Сонце.

Отже, чи могли бути МЗО захопленими? Цілком ймовірно. "Першим кроком у ретельному дослідженні цього питання є розрахунок поперечного перерізу захоплення міжзоряних об′єктів як функції гіперболічної надлишкової швидкості...", - пишуть автори.

Але це, на думку авторів, лише перший крок. "Хоча поперечний переріз є першим кроком до розрахунку маси прибулих каменів, що мешкають у нашій Сонячній системі, нам також потрібно знати тривалість життя захоплених об′єктів". Дослідники розрахували тривалість життя об’єктів за допомогою моделювання, намагаючись зрозуміти, що з ними відбувається з часом у нашій Сонячній системі, а потім склали поточний перелік захоплених МЗО.

Дослідники виділили три загальні тенденції:

• Для виживання більше кількох мільйонів років, захоплені об′єкти повинні якимось чином підняти свої перицентри за межі Юпітера. (У цьому випадку, виживання означає залишатися прив′язаним до Сонячної системи.)
• Об’єкти, що знаходяться на високосхилих орбітах, мають тенденцію виживати довше, ніж ті, що знаходяться на плоских орбітах.
• Жоден об’єкт не досягнув постійного транснептунівського статусу (тобто q = 30 а.о.)

У першому випадку, якщо МЗО не може підняти свій перицентр за межі Юпітера, то він, ймовірно, буде затягнутий до газового гіганта та знищений. У другому випадку об’єкти, що знаходяться на дуже похилих орбітах, мають меншу ймовірність зустріти планету, оскільки більшість часу вони знаходяться поза площиною Сонячної системи. Об’єкти на плоских орбітах мають більшу ймовірність зустрітися з планетою та збуритися й відправитись назад у міжзоряний простір. У третьому випадку, МЗО важко досягти постійного транснептунівського статусу, оскільки для цього знадобиться дуже малоймовірний ланцюжок подій.

Моделювання має деякі обмеження, які автори пояснюють. Вони врахували лише чотири найбільші планети Сонячної системи та Сонце. Менші тіла або не такі масивні, щоб мати великий вплив, або вплив, який вони мали б, затьмарюється Сонцем. Вони також ігнорують викиди газів, радіаційний тиск Сонця або притягування планетарних атмосфер, що в будь-якому випадку було б надзвичайно рідкісним та малоймовірно впливало на результати. "Кожна з цих апроксимацій є досить скромною, так що їх включення відносно мало б вплинуло на наші висновки", - пояснюють вони.

В цілому, моделювання показує, що з часом більшість захоплених тіл буде викинуто з Сонячної системи. Хоча й займе деякий час. Це тому, що більшість МЗО просто проходили б через систему, а ті, що потрапили на нестабільну орбіту певного типу, проходили б через багато орбіт, 30 у цій роботі, перш ніж будуть викинутими. Це пов′язано з тим, що захоплені об’єкти, як правило, мають половину великої осі 1000 а.о. з періодами обертання близько 30 000 років. Тож пройде щонайменше один мільйон років, перш ніж будь-які захоплені МЗО будуть викинуті.

Дослідники також підрахували популяції захоплених МЗО, які зараз можуть перебувати у нашій Сонячній системі. Вони зазначають, що існують два окремих періоди, коли можна захопити об’єкти, які становлять інтерес. Перший – у найраніші дні Сонячної системи, коли Сонце все ще перебуває у своєму родовому скупченні зірок, і об’єкти всередині цього скупчення могли бути захоплені. Другий – коли Сонце перебуває одне.

У своєму моделюванні тріо вчених використовувала 276 691 синтетичний захоплений міжзоряний об’єкт. З них лише 13 вижили протягом 500 мільйонів років, і лише три об’єкти вижили за один мільярд років. Але ці результати супроводжуються детальними застереженнями, які найкраще пояснюються в самій роботі.

Автори зазначають, що їх моделювання можуть бути корисними для розуміння панспермії. Якщо хімічні речовини, необхідні для життя, або навіть саме життя, можуть якимось чином переміщатися між сонячними системами, МЗО, ймовірно, відіграють певну роль. Можливо, найвизначнішу роль.

Вони також згадують сценарій "Дев′ятої планети". Один з авторів цієї роботи Костянтин Батигін разом з Майклом Е. Брауном висунув гіпотезу про так звану Дев′яту планету. Ця гіпотеза стверджує, що інша планета, приблизно у 5-10 разів більша за масу Землі, знаходиться на широкій орбіті з половиною великої осі від 400 до 800 а.о. Дев’ятій планеті, якщо вона існує, знадобиться від 10 000 до 20 000 років, щоб здійснити одну орбіту навколо Сонця.

Згідно з цією роботою, при підключенні до моделювання, Дев′ята планета "... показала багату динаміку, яка не з′явилася в моделюваннях зі включенням лише чотирьох відомих планет-гігантів".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.