Kada je Oumuamua prošao kroz naš Sunčev sistem 2017., bio je to prvi potvrđeni međuzvjezdani objekt (ISO) koji je to učinio.
Zatim je 2019. komet 2l/Borisov učinio istu stvar. Ovo su jedina dva potvrđena ISO-a koja su posjetila naš Sunčev sistem.
Mnogo više ISO-a moralo je posjetiti u dugoj historiji našeg Sunčevog sistema, a još mnogo će ih posjetiti u budućnosti. Očito je da postoji više ovakvih objekata, a očekuje se da će nadolazeća zvjezdarnica Vera Rubin otkriti mnogo više.
Šta bi se desilo ukoliko dobijemo još jednog člana
Moguće je da bi Sunce moglo uhvatiti ISO ili lažni planet na isti način na koji su neki planeti uhvatili mjesece.
Sve se svodi na fazni prostor.
Šta bi se dogodilo s našim zrelim, staloženim Sunčevim sistemom kad bi iznenada dobio još jednog člana? To bi ovisilo o masi objekta i eventualnoj orbiti u kojoj se našao, piše Science Alert.
To je zanimljiv misaoni eksperiment; Dok su Borisov i Oumuamua bili manji objekti, masivniji lažni planet koji bi se pridružio našem Sunčevom sistemu mogao bi generirati orbitalni haos. Moglo bi potencijalno promijeniti tok života na Zemlji, iako je to vrlo malo vjerovatno.
Koliko je vjerovatan ovaj scenarij? Nova bilješka o istraživanju u Nebeskoj mehanici i dinamičkoj astronomiji opisuje kako bi naš Sunčev sistem mogao uhvatiti ISO. Naslovljen je "Trajno hvatanje u Sunčev sistem", a autori su Edward Belbruno s Odsjeka za matematičke nauke na Univerzitetu Yeshiva i James Green, bivši iz NASA-e, a sada iz Space Science Endeavoursa.
Fazni prostor je matematički prikaz koji opisuje stanje dinamičkog sistema poput našeg Sunčevog sistema. Fazni prostor koristi koordinate koje predstavljaju i položaj i zamah.
To je kao višedimenzionalni prostor koji sadrži sve moguće orbitalne konfiguracije oko Sunca. Fazni prostor bilježi stanje dinamičkog sistema praćenjem karakteristika položaja i momenta. Fazni prostor našeg Sunčevog sistema ima tačke hvatanja gdje se ISO može naći gravitacijski vezan za Sunce.
Fazni prostor je složen i temelji se na Hamiltonovoj mehanici. Stvari poput ekscentričnosti orbite, velike poluosi i inklinacije orbite ulaze u to. Fazni prostor najbolje je shvatiti kao višedimenzionalni krajolik.
Fazni prostor našeg Sunčevog sistema uključuje dvije vrste tačaka hvatanja: slabe i stalne.
Slabe tačke hvatanja su područja u svemiru gdje se objekt može privremeno povući u polustabilnu orbitu. Te su tačke često mjesta gdje se susreću vanjski rubovi gravitacijskih granica objekata. Oni su više poput gravitacijskih guranja nego usvajanja orbite.
Ništa ne može biti isto za sva buduća vremena
Stalne tačke hvatanja su regije u svemiru gdje se objekt može trajno uhvatiti u stabilnu orbitu. Ugaoni moment i energija objekta su tačna konfiguracija koja mu omogućuje održavanje orbite. U planetarnim sistemima te stalne tačke hvatanja su stabilne orbitalne konfiguracije koje traju iznimno dugo.
Fazni prostor našeg Sunčevog sistema izuzetno je složen i uključuje mnoga pokretna tijela i njihove promjenjive koordinate. Suptilne promjene u koordinatama faznog prostora mogu omogućiti objektima prijelaz između stanja trajnog snimanja i stanja slabog snimanja. Na isti način, suptilne razlike u ISO-ima ili lažnim planetima mogu ih dovesti do ovih tačaka.
U svojim istraživačkim bilješkama, autori opisuju trajno hvatanje ISO-a na sljedeći način: "Trajno hvatanje malog tijela, P, oko Sunca, S, iz međuzvjezdanog prostora događa se kada P nikada ne može pobjeći natrag u međuzvjezdani prostor i ostaje zarobljen unutar Sunčevog sistema za sva buduća vremena, krećući se bez sudara sa Suncem."
Puristi će primijetiti da ništa ne može biti isto za sva buduća vremena, ali stvar stoji.
Drugi su istraživači istraživali ovaj scenarij, ali ovaj rad ide korak dalje. "Osim što je trajno uhvaćen, P je također slabo uhvaćen", pišu.
Vrti se oko notorno teško rješivog problema tri tijela . Također, za razliku od prethodnih istraživanja, koja koriste Jupiter kao treće tijelo, ovaj rad koristi plimnu silu galaksije kao treće tijelo, zajedno s P i S.
"Ova plimna sila ima znatan učinak na strukturu faznog prostora za raspon brzina i udaljenost od Sunca koje razmatramo", objašnjavaju u svom radu.
Rad se fokusira na teoretsku prirodu faznog prostora i ISO snimanja. Proučava "dinamička i topološka svojstva posebne vrste trajnog hvatanja, nazvanog trajno slabo hvatanje, koje se događa beskonačno vrijeme."
Objekt u trajnom slabom zarobljavanju nikada neće pobjeći, ali nikada neće dosegnuti dosljednu, stabilnu orbitu. Asimptotski se približava skupu zahvata bez sudara sa zvijezdom.
Nema puno rasprava o tome da lažni planeti vjerovatno postoje u velikom broju. Zvijezde se formiraju u skupinama koje se na kraju rasprše na šire područje. Budući da su zvijezde domaćini planeta, neki od tih planeta će se raspršiti kroz gravitacijske interakcije prije nego što se konatalne zvijezde donekle odvoje jedna od druge.
"Konačna arhitektura bilo kojeg solarnog sistema bit će oblikovana raspršivanjem planet-planeta uz zvjezdane prelete susjednih zvjezdanih sistema koji se formiraju budući da bliski susreti mogu izvući planete i mala tijela iz sistema stvarajući ono što se naziva lažnim planetima", objašnjavaju autori.
Koliko se lažnih planeta nalazi u blizini našeg Sunčevog sistema
"Kada se uzme zajedno, izbacivanje planeta iz ranog raspršivanja planeta i susreta zvijezda te u kasnijoj evoluciji Sunčevog sistema s više planeta trebalo bi biti uobičajeno i podupire dokaze za vrlo veliki broj lažnih planeta koji slobodno lebde u međuzvjezdanom prostoru koji možda premašuju broj zvijezda", pišu autori, ističući da je ta tvrdnja kontroverzna.
Dakle, šta sve ovo znači?
Istraživači su razvili poprečni presjek za fazni prostor Sunčevog sistema, a zatim izračunali koliko se lažnih planeta nalazi u blizini našeg Sunčevog sistema.
U našem solarnom susjedstvu, koje se proteže do polumjera od šest parseka oko Sunca, nalazi se 131 zvijezda i smeđi patuljak. Astronomi znaju da barem nekoliko njih ugošćuje planete, a svi bi mogli ugostiti planete koje još nismo otkrili.
Svakih milion godina, otprilike dva naša zvjezdana susjeda dođu na nekoliko svjetlosnih godina od Zemlje. "Međutim, očekuje se da će šest zvijezda blizu njih proći u sljedećih 50.000 godina", pišu autori.
Vanjska granica Oortova oblaka udaljena je oko 1,5 svjetlosnu godinu, tako da bi neki od ovih susreta zvijezda mogli lako izbaciti objekte iz oblaka i poslati ih prema unutrašnjosti Sunčevog sistema. Ovo se već dogodilo mnogo puta, budući da je oblak vjerovatno izvor dugoperiodičnih kometa.
Istraživači su identificirali otvore u faznom prostoru Sunčevog sistema koji bi mogli omogućiti nekim od tih objekata, ili ISO-ima ili lažnim planetima, da postignu trajno slabo hvatanje.
Mogao bi poremetiti orbite planeta
Oni su otvori u sferi Sunčevog brda, području gdje je Sunčeva gravitacija dominantna gravitacijska sila za hvatanje satelita. Ti su otvori udaljeni od Sunca 3,81 svjetlosnu godinu u smjeru galaktičkog centra ili suprotno od njega.
"Kroz ove otvore moguće je trajno slabo hvatanje međuzvjezdanih objekata u Sunčev sistem", navode autori. "Haotično bi se kretali unutar Hillove sfere do trajnog hvatanja oko Sunca za što bi bilo potrebno proizvoljno dugo u beskonačno mnogo ciklusa."
Ti se objekti nikada ne bi sudarili sa Suncem i mogli bi biti trajno snimljeni.
"Nevaljali planet mogao bi poremetiti orbite planeta koje je moguće otkriti", zaključuju.
Još uvijek smo u ranim danima razumijevanja ISO-a i lažnih planeta. Znamo da su vani, ali ne znamo koliko ih je ni gdje su. Zvjezdarnica Vera Rubin mogla bi nam otvoriti oči za ovu populaciju objekata. Može čak pokazati kako se grupiraju u nekim regijama, a izbjegavaju druge.
Prema ovom radu, ako su blizu bilo kojeg otvora u sferi Sunčevog brda, mogli bismo imati posjetitelja koji bi mogao odlučiti ostati.
