Новое исследование показывает, как Солнечная система может навсегда захватывать кометы, астероиды и даже планеты-изгои из межзвездного пространства
Интерес к межзвёздным объектам (interstellar object, ISO) значительно возрос в 2017 году, когда астероид Оумуамуа (Oumuamua) пролетел через Солнечную систему и совершил облёт Земли. Спустя примерно два года еще один ISO — межзвёздная комета 2I/Borisov — также посетил нашу систему. Эти события подтвердили, что ISO не только широко распространены, но и регулярно проходят через нашу Солнечную систему, что давно подозревали астрономы. Более того, некоторые из этих объектов могут быть захвачены и всё ещё ожидать обнаружения на орбите нашего Солнца.
В новом исследовании группа учёных описала область в Солнечной системе, где объекты могут быть навсегда захвачены из межзвёздного пространства. Согласно их анализу, как только объекты попадают под гравитационное притяжение Солнца и оказываются в этой области — которая может включать кометы, астероиды и даже планеты-изгои — они остаются на орбите вокруг Солнца и не сталкиваются с ним. Эти результаты могут значительно повлиять на исследования захваченных объектов и планируемые миссии по сближению с некоторыми из этих объектов в будущем.
Исследование было проведено Эдвардом Белбруно (Edward Belruno), профессором математики в Школе науки и здоровья Каца Университета Йешива (Нью-Йорк) и Джеймсом Грином (James Inexperienced), директором Планетарного научного отдела в штаб-квартире NASA. Их выводы были представлены в статье «Постоянный захват в Солнечную систему» (Eternal Capture into the Suppose voltaic Machine), которая была опубликована и недавно представлена в Гейдельбергском университете и группе по динамике траектории в Оперативном центре Европейского космического агентства (ESOC).
Предыдущие исследования показали, что ISO регулярно пополняют нашу Солнечную систему и даже могут быть ответственны за доставку на Землю строительных блоков жизни. Кроме того, учёные пытались смоделировать, сколько из этих объектов захватывается Солнечной системой с течением времени, что дало оценки в тысячи. Прибытие Оумуамуа и 2I/Borisov также привело к многочисленным предложениям о космических аппаратах, которые могли бы встречаться с этими объектами и изучать их вблизи, или летать к тем, которые уже захвачены нашей системой.
Для своего исследования Белбруно и Грин провели моделирование с использованием упрощенной модели, включающей три массы — захваченный ISO, Солнце и Млечный Путь. Это позволило им воссоздать движение захваченного объекта. Когда ISO попадают под гравитационное притяжение Солнца, они могут войти в состояние «постоянного захвата», в котором захваченные объекты будут оставаться на орбите вокруг Солнца неопредёленно долго. Кроме того, эти объекты также войдут в состояние «слабого захвата», в котором они медленно втягиваются на стабильную орбиту вокруг Солнца, но никогда не сталкиваются с ним.
Моделирование показало, что захваченные объекты в этой области могут демонстрировать хаотическое движение, из-за чего их орбиты кажутся крайне непредсказуемыми. Однако они также отметили, что область демонстрирует сложный повторяющийся узор, похожий на фрактал, который способствует стабильности орбиты захваченного объекта.
Исследование также предполагает, что в дополнение к астероидам и кометам Солнечная система могла захватывать планеты-изгои на протяжении эпох. Гравитационное влияние захваченных планет-изгоев и других объектов может вызвать возмущения в орбитах других тел в Солнечной системе. Подобно тому, как астрономы исследовали орбиты объектов пояса Койпера для поиска доказательств существования Планеты 9, астрономы могли бы использовать эти возмущения для вывода о наличии захваченных тел.
«Это открытие не только расширяет наше понимание гравитационной динамики, но и открывает новые возможности для обнаружения и изучения этих необычных небесных тел. Пока мы продолжаем исследовать космос, кто знает, какие еще секреты хранит Вселенная об объектах, присоединившихся к Солнечной семье?» — сказал Белбруно.
