Kada je Oumuamua prešao naš Sunčev sistem 2017. godine, to je bio prvi potvrđeni međuzvezdani objekat (ISO) koji je to učinio.
Zatim je 2019. kometa 2l/Borisov uradila istu stvar. Ovo su jedina dva potvrđena ISO-a koja posećuju naš solarni sistem.
Mnogo više ISO-a je sigurno posetilo u dugoj istoriji našeg Sunčevog sistema, a mnogo više će ih posetiti u budućnosti. Očigledno je da postoji više ovih objekata, a očekuje se da će predstojeća opservatorija Vera Rubin otkriti još mnogo.
Moguće je da bi Sunce moglo da uhvati ISO ili planetu skitnicu na isti način na koji su neke od planeta uhvatile mesece.
Sve se svodi na fazni prostor.
Šta bi se desilo sa našim zrelim, smirenim Sunčevim sistemom ako bi iznenada dobio još jednog člana? To bi zavisilo od mase objekta i eventualne orbite u kojoj se našao.
To je zanimljiv misaoni eksperiment; dok su Borisov i Oumuamua bili manji objekti, masivnija skitnica koja se pridruži našem Sunčevom sistemu mogla bi da stvori orbitalni haos. To bi potencijalno moglo da promeni tok života na Zemlji, iako je to vrlo malo verovatno.
Koliko je verovatan ovaj scenario? Nova istraživačka beleška u Nebeskoj mehanici i dinamičkoj astronomiji opisuje kako bi naš Sunčev sistem mogao da uhvati ISO. Nazvan je „Trajno hvatanje u Sunčev sistem“, a autori su Edvard Belbruno sa Odeljenja za matematičke nauke na Univerzitetu Ješiva i Džejms Grin, ranije iz NASA-e, a sada iz Space Science Endeavours.
Fazni prostor je matematička reprezentacija koja opisuje stanje dinamičkog sistema poput našeg Sunčevog sistema. Fazni prostor koristi koordinate koje predstavljaju i položaj i impuls.
To je kao višedimenzionalni prostor koji sadrži sve moguće orbitalne konfiguracije oko Sunca. Fazni prostor hvata stanje dinamičkog sistema praćenjem karakteristika položaja i momenta. Fazni prostor našeg Sunčevog sistema ima tačke hvatanja gde se ISO može naći gravitaciono vezan za Sunce.
Fazni prostor je složen i zasnovan je na Hamiltonovoj mehanici . Stvari kao što su ekscentricitet orbite, velika polu osa i nagib orbite sve se unose u njega. Fazni prostor se najbolje razume kao višedimenzionalni pejzaž.
Fazni prostor našeg Sunčevog sistema uključuje dve vrste tačaka hvatanja: slabe i stalne.
Slabe tačke hvatanja su regioni u svemiru gde se objekat može privremeno uvući u polustabilnu orbitu. Ove tačke su često tamo gde se susreću spoljne ivice gravitacionih granica objekata. Oni su više poput gravitacionih guranja nego orbitalnog usvajanja.
Stalne tačke hvatanja su oblasti u svemiru u kojima se objekat može trajno uhvatiti u stabilnu orbitu. Ugaoni moment i energija objekta su tačna konfiguracija koja mu omogućava da održi orbitu. U planetarnim sistemima, ove trajne tačke hvatanja su stabilne orbitalne konfiguracije koje traju izuzetno dugo.
Fazni prostor našeg Sunčevog sistema je izuzetno složen i uključuje mnoga tela koja se kreću i njihove promenljive koordinate. Suptilne promene u koordinatama faznog prostora mogu omogućiti objektima da prelaze između trajnih i slabih stanja hvatanja. Po istom principu, suptilne razlike u ISO-ovima ili skitnicama mogu ih dovesti do ovih tačaka.
U svojim istraživačkim beleškama, autori opisuju trajno hvatanje ISO-a na sledeći način: „Trajno hvatanje malog tela, P, oko Sunca, S, iz međuzvezdanog prostora se dešava kada P nikada ne može da pobegne nazad u međuzvezdani prostor i ostaje uhvaćen unutar Sunčevog sistema za sve buduće vreme, krećući se bez sudara sa Suncem.“
Puristi će primetiti da ništa ne može biti isto za sva buduća vremena, ali poenta stoji.
Drugi istraživači su se udubili u ovaj scenario, ali ovaj rad ide korak dalje. „Pored toga što je trajno uhvaćen, P je takođe slabo uhvaćen“, pišu oni.
Ona se vrti oko ozloglašenog problema sa tri tela koji je teško rešiti. Takođe za razliku od prethodnih istraživanja, koja koriste Jupiter kao treće telo, ovaj rad koristi plimnu silu galaksije kao treće telo, zajedno sa P i S.
„Ova plimna sila ima značajan uticaj na strukturu faznog prostora za opseg brzina i udaljenost od Sunca koje razmatramo“, objašnjavaju u svom radu.
Rad se fokusira na teorijsku prirodu faznog prostora i ISO zahvata. Proučava „dinamička i topološka svojstva posebnog tipa trajnog hvatanja, nazvanog trajno slabo hvatanje koje se dešava beskonačno vreme.“
Objekat u trajnom slabom hvatanju nikada neće pobeći, ali nikada neće dostići doslednu, stabilnu orbitu. Asimptotski se približava skupu za hvatanje bez sudara sa zvezdom.
Nema mnogo debate o tome da planete skitnice verovatno postoje u velikom broju. Zvezde se formiraju u grupe koje se na kraju raspršuju na širem području. Pošto zvezde ugošćuju planete, neke od ovih planeta će biti raspršene gravitacionim interakcijama pre nego što se konatalne zvezde odvoje jedna od druge.
„Konačna arhitektura bilo kog solarnog sistema će biti oblikovana rasipanjem planeta i planeta pored zvezdanih preleta susednih zvezdanih sistema koji se formiraju, jer bliski susreti mogu da izvuku planete i mala tela iz sistema stvarajući takozvane planete lutalice“, objašnjavaju autori.
„Kada se uzmu zajedno, izbacivanje planeta iz ranog rasipanja planeta i zvezdanih susreta i u kasnijoj evoluciji solarnog sistema sa više planeta trebalo bi da bude uobičajeno i podržava dokaze za veoma veliki broj odmetnutih planeta koje slobodno lebde u međuzvezdanom prostoru. koje možda premašuju broj zvezdica“, pišu autori, napominjući da je ta tvrdnja kontroverzna.
Pa šta sve ovo dovodi?
Istraživači su razvili poprečni presek hvatanja za fazni prostor Sunčevog sistema, a zatim izračunali koliko se planeta lutalica nalazi u blizini našeg Sunčevog sistema.
U našem solarnom susedstvu, koje se prostire na radijusu od šest parseka oko Sunca, nalazi se 131 zvezda i smeđi patuljak. Astronomi znaju da barem nekoliko njih ima planete, a svi oni mogu biti domaćini planeta koje još nismo otkrili.
Svakih milion godina, oko dva naša zvezdana suseda dolaze na nekoliko svetlosnih godina od Zemlje. „Međutim, očekuje se da će šest zvezda proći pored njih u narednih 50.000 godina“, pišu autori.
Spoljna granica Oortovog oblaka udaljena je oko 1,5 svetlosne godine, tako da bi neki od ovih zvezdanih susreta mogli lako da izbace objekte iz oblaka i pošalju ih ka unutrašnjem Sunčevom sistemu. Ovo se već dogodilo mnogo puta, pošto je oblak verovatno izvor kometa dugog perioda.
Istraživači su identifikovali otvore u faznom prostoru Sunčevog sistema koji bi mogli da omoguće nekim od ovih objekata, ili ISO-a ili skitnica, da dođu do trajnog slabog hvatanja.
Oni su otvori u sferi Sunčevog brda, oblasti u kojoj je Sunčeva gravitacija dominantna gravitaciona sila za hvatanje satelita. Ovi otvori su udaljeni 3,81 svetlosnu godinu od Sunca u pravcu galaktičkog centra ili suprotno od njega.
Kroz ove otvore moguće je trajno slabo hvatanje međuzvezdanih objekata u Sunčev sistem“, navode autori. „Oni bi se haotično kretali unutar sfere Brda da bi trajno uhvatili Sunce koje im je potrebno proizvoljno dugo za beskonačno mnogo ciklusa.“
Ovi objekti se nikada ne bi sudarili sa Suncem i mogli bi se trajno uhvatiti. „Nevaljala planeta mogla bi da poremeti orbite planeta koje je moguće otkriti“, zaključuju oni.
Još uvek smo u ranim danima razumevanja ISO-a i planeta skitnica. Znamo da su tamo napolju, ali ne znamo koliko i gde su. Opservatorija Vera Rubin bi nam mogla otvoriti oči za ovu populaciju objekata. To čak može pokazati kako se grupišu u nekim regionima, a izbegavaju druge.
Prema ovom radu, ako su blizu nekog od otvora u sferi Sunčevog brda, mogli bismo imati posetioca koji odluči da ostane.
