Op 19 oktober, 2017, het eerste interstellaire object dat ooit is gedetecteerd, vloog langs de aarde op weg naar buiten het zonnestelsel. Minder dan twee jaar later, een tweede object werd gedetecteerd, een gemakkelijk te identificeren interstellaire komeet aangeduid als 2I/Borisov. Het uiterlijk van deze twee objecten bevestigde eerder theoretisch werk dat concludeerde dat interstellaire objecten (ISO's) regelmatig ons zonnestelsel binnenkomen.

De vraag hoe vaak dit gebeurt, is sindsdien het onderwerp van veel onderzoek geweest. Volgens een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van het Initiative for Interstellar Studies (i4is), ongeveer zeven ISO's komen elk jaar ons zonnestelsel binnen en volgen voorspelbare banen terwijl ze hier zijn. Dit onderzoek zou ons in staat kunnen stellen om in de nabije toekomst een ruimtevaartuig naar een van deze objecten te sturen.

Het onderzoek dat deze bevindingen beschrijft is uitgevoerd door meerdere onderzoekers van i4is, een non-profitorganisatie die zich inzet voor de realisatie van interstellaire vluchten in de zeer nabije toekomst. Ze werden vergezeld door onderzoekers van het Florida Institute of Technology, Harvard Instituut voor Theorie en Berekening (ITC), de Universiteit van Texas in Austin, de Technische Universiteit van München, en het Observatoire de Paris.

De studie van 'Oumuamua in oktober 2017 veroorzaakte een revolutie in de astronomie en de studie van hemellichamen. Dit was niet alleen een object dat zich in een ander sterrenstelsel had gevormd, maar de komst en detectie ervan impliceerde een grote populatie van dergelijke objecten. De detectie van 2I/Borisov in 2019 bevestigde wat veel astronomen al vermoedden:dat ISO's vrij regelmatig ons zonnestelsel binnenkomen.

Naast een natuurkundige bij de i4is (en de hoofdauteur van de studie), Marshall Eubanks is de hoofdwetenschapper van Space Initiatives Inc. en CEO van Asteroid Initiatives LLC. Zoals hij Universe Today via e-mail vertelde, de ontdekking van "Oumuamua en 2I/Borisov is belangrijk op een manier die niet kan worden onderschat:

"[J] gewoon door te bewijzen dat ze bestaan, het heeft een grote impact gehad, bijna vanuit het niets een studiegebied creëren (een vakgebied dat financieringsautoriteiten net beginnen te erkennen). Interstellaire objecten bieden ons de mogelijkheid om te bestuderen, en in de toekomst letterlijk aanraken, exolichamen decennia voor de vroegst mogelijke missies naar zelfs de dichtstbijzijnde sterren, zoals Proxima Centauri."

Dit leidde tot meerdere voorstellen voor missies die zouden kunnen rendez-vous met toekomstige ISO's die door ons systeem werden gespot. Een van die voorstellen was Project Lyra, die onderzoekers van de i4is deelden in een studie uit 2017 (met steun van Asteroid Initiatives LLC). Er is ook de Comet Interceptor-missie van de ESA, die ze in 2029 willen lanceren om een ​​langperiodieke komeet te ontmoeten.

"We zijn in 2017 begonnen met het werken aan mogelijke missies naar interstellaire objecten, direct na de ontdekking van "Oumuamua en we concentreerden ons aanvankelijk nogal op het achtervolgen van dat specifieke object, in tegenstelling tot Seligman en Laughlin, die zich concentreerde op ISO's die in de toekomst zouden kunnen worden ontdekt, "zei Eubanks. "De Comet Interceptor-missie zou in een vergelijkbare categorie vallen (bouwen-en-wachten)."

Aangezien ISO's in een ander sterrenstelsel zijn gevormd, de mogelijkheid om ze van dichtbij te bestuderen zou wetenschappers inzicht geven in de omstandigheden die daar aanwezig zijn. In feite, de studie van ISO's is het beste alternatief om interstellaire sondes naar naburige sterrenstelsels te sturen. Natuurlijk, zo'n missie brengt veel technische uitdagingen met zich mee, om nog maar te zwijgen van de noodzaak van een waarschuwing vooraf. Zoals Eubanks uitlegde:

"Er zijn hier twee basistypen missies:plan-en-wacht- of lancering-en-wacht-missies, zoals de ESA Comet Interceptor; en achtervolg missies, zoals nodig zou zijn om 1I/"Oumuamua te bereiken. Het is zeer onwaarschijnlijk dat achtervolgingsmissies een terugtrekkende ISO kunnen ontmoeten - deze zullen vrijwel zeker beperkt blijven tot snelle flybys. Rendezvous-missies, missies om snelheden te evenaren en om de ISO te draaien of te landen, waarschuwing vooraf nodig heeft."

Illustreren, toen astronomen zich voor het eerst bewust werden van "Oumuamua, het was pas nadat het object al het dichtst bij de zon was gekomen (periheliumpassage) en dicht langs de aarde was gekomen. Daarom, waarnemers hadden slechts 11 dagen om waarnemingen uit te voeren toen het zich een weg baande uit het zonnestelsel en buiten het bereik van hun instrumenten was.

In het geval van 2I/Borisov, amateur-astronoom en telescoopmaker Gennadiy Borisov zag het op 30 augustus, 2019, ongeveer drie maanden voordat het het perihelium bereikte (8 december, 2019). Maar voor toekomstige missies om met hen af ​​te spreken, het is absoluut noodzakelijk om zoveel mogelijk te weten over hoe vaak ISO's aankomen en hoe snel ze reizen wanneer ze dat doen.

Ter wille van hun studie, Eubanks and his colleagues sought to place better constraints on these two variables. Om dit te doen, they began by taking into account how an interstellar object's velocity is influenced by the local standard of rest (LSR) – the mean motion of stars, gas, and dust in the Milky Way in the vicinity of the sun:

"We assume that ISOs come from or are formed with stars and their planetary systems, and that after they are on their own they share the same galactic dynamics as stars do. We use the two known ISOs, 1I/"Oumuamua and 2I/Borisov, and the efficiency of past and current astronomical surveys to estimate the number of these objects in the galaxy, and stellar velocity estimates from the Gaia mission to estimate the velocity spread we should expect."

What they found was that in an average year, the solar system would be visited by up to seven ISOs that are asteroid-like. In de tussentijd, objects like 2I/Borisov (comets) would be rarer, appearing around once every 10 to 20 years. They further found that many of these objects would be moving at velocities greater that of "Oumuamua—which was moving at over 26 km/s before and after picking up a boost from the sun.

Knowing these parameters will help scientists prepare for possible rendezvous missions with ISOs, something which Eubanks and his colleagues covered in more detail in a previous study—"Interstellar Now! Missions to Explore Nearby Interstellar Objects." As Universe Today reported at the time of its release, the study addressed a wider range of potential ISOs and the feasibility of reaching them.

Ondertussen, this latest study provides basic information that will support the planning and implementation of these missions. In addition to Project Lyra and the ESA's Comet Interceptor, there are numerous proposals for spacecraft that could rendezvous with interstellar objects (or even make the interstellar journey themselves).

These include Project Dragonfly, a small spacecraft and laser sail that was the subject of a conceptual design study hosted by the Initiative for Interstellar Studies (i4iS) in 2013. Another is Breakthrough Starshot, a concept put forward by Yuri Milner and Breakthrough Initiatives that also calls for a tiny spacecraft to be sent to Alpha Centauri using a light sail and a powerful laser array.

This proposal has been articulated in recent years by Prof. Abraham Loeb and Prof. Manasvi Lingam. Whereas Leob is the founder of the ITC and Chair of the Starshot Advisory Committee, Lingham is a longtime researcher with the ITC and a co-author on the "Interstellar Now!" and this latest paper. In addition to going interstellar, these concepts have been proposed as a possible way of chasing objects that enter our solar system.

One way or another, we will be peeking at other star systems soon—and knowing how to intercept and study the objects they periodically kick our way is a good way to start.