Nu we weten dat interstellaire objecten (ISO's) ons zonnestelsel bezoeken, wetenschappers willen ze graag beter begrijpen. Hoe konden ze worden gevangen? Als ze gevangen worden genomen, wat gebeurt er met hen? Hoeveel van hen bevinden zich mogelijk in ons zonnestelsel?

Een team van onderzoekers probeert antwoorden te vinden.

We weten zeker van twee ISO's:"Oumuamua en komeet 2I/Borisov. Er moeten anderen zijn geweest, waarschijnlijk velen van hen. Maar we hebben pas onlangs de technologie gekregen om ze te zien. We zullen er binnenkort waarschijnlijk nog veel meer ontdekken, dankzij nieuwe faciliteiten zoals het Vera C. Rubin Observatorium.

In een nieuwe paper ingediend bij Het planetaire wetenschappelijke tijdschrift , een drietal onderzoekers heeft zich verdiept in de kwestie van ISO's in ons zonnestelsel. De titel van het artikel is "Over het lot van interstellaire objecten vastgelegd door ons zonnestelsel." De eerste auteur is Kevin Napier van het Dept. of Physics van de University of Michigan.

Zoals de zaken er nu voor staan, er is geen betrouwbare manier om individuele vastgelegde objecten te identificeren. Als astronomen een ISO konden vangen tijdens het vastleggen, dat zou geweldig zijn. Maar het zonnestelsel is ontzettend complex, en dat maakt het identificeren van ISO's moeilijk. "Gezien de complexe dynamische architectuur van het buitenste zonnestelsel, het is niet eenvoudig om te bepalen of een object van interstellaire oorsprong is, ’ schrijven de auteurs.

Er was niet veel gelegenheid om "Oumuamua of Borisov" te bestuderen. Ze werden geïdentificeerd als ISO's door hun hyperbolische overmatige snelheid. Dat betekent dat een object de juiste baan heeft en een snelheid die hoog genoeg is om aan de zwaartekracht van een centraal object te ontsnappen. In dit geval, het centrale object is, natuurlijk, de zon.

Dus, kunnen ISO's worden vastgelegd? Zeer waarschijnlijk. "De eerste stap bij het rigoureus onderzoeken van deze vraag is het berekenen van een vangstdwarsdoorsnede voor interstellaire objecten als een functie van hyperbolische overmatige snelheid ..." schrijven de auteurs.

Maar dat is nog maar de eerste stap, volgens de auteurs. "Hoewel de dwarsdoorsnede de eerste stap vormt voor het berekenen van de massa van buitenaardse rotsen die zich in ons zonnestelsel bevinden, we moeten ook de levensduur van vastgelegde objecten weten." De onderzoekers berekenden de levensduur van de objecten met behulp van simulaties, probeerden te begrijpen wat er in de loop van de tijd met hen gebeurt in ons zonnestelsel, en kwam toen met een actuele inventaris van vastgelegde ISO's.

De onderzoekers identificeerden drie algemene trends:

• Om meer dan een paar miljoen jaar te overleven, gevangen objecten moeten op de een of andere manier hun pericentra boven Jupiter optillen. (In dit geval, overleven betekent gebonden blijven aan het zonnestelsel.)
• Objecten op sterk hellende banen hebben de neiging om langer te overleven dan die op vlakke banen.
• Geen enkel object bereikte een permanente trans-Neptuniaanse status (dwz q=30 AU.)

In het eerste geval, als een ISO zijn pericentrum niet voorbij Jupiter kan tillen, het zal waarschijnlijk in de gasreus worden getrokken en vernietigd. In het tweede geval, objecten op sterk hellende banen zullen minder snel een planeet tegenkomen omdat ze zich meestal buiten het vlak van het zonnestelsel bevinden. Objecten op vlakke banen hebben meer kans om een ​​planeet te ontmoeten en te worden verstoord en teruggestuurd naar de interstellaire ruimte. In het derde geval het is moeilijk voor een ISO om een ​​permanente trans-Neptuniaanse status te bereiken, omdat er een zeer onwaarschijnlijke reeks gebeurtenissen voor nodig is.

De simulaties hebben enkele beperkingen, die de auteurs uitleggen. Ze hebben alleen de vier grootste planeten van het zonnestelsel en de zon verklaard. De kleinere lichamen zijn ofwel niet massief om veel effect te hebben, of welk effect ze zouden hebben, valt in het niet bij de zon. Ze negeren ook uitgassen, stralingsdruk van de zon, of slepen van planetaire atmosferen, wat sowieso uiterst zeldzaam zou zijn, en waarschijnlijk niet van invloed op de resultaten. "Elk van deze benaderingen is nogal bescheiden, zodat het opnemen ervan relatief weinig verschil zou maken voor onze conclusies, " leggen ze uit.

Algemeen, de simulatie laat zien dat na verloop van tijd de meeste gevangen lichamen uit het zonnestelsel zouden worden weggeslingerd. Het duurt een tijdje, Hoewel. Dat komt omdat de meeste ISO's gewoon door het systeem gaan, en degenen die in een onstabiele baan van een bepaald type werden gevangen, zouden door vele banen gaan, 30 in dit werk, alvorens te worden uitgeworpen. Dat komt omdat vastgelegde objecten doorgaans halve lange assen hebben van 1000 AU met een omlooptijd van ongeveer 30, 000 jaar. Het duurt dus minstens een miljoen jaar voordat vastgelegde ISO's kunnen worden uitgeworpen.

De onderzoekers berekenden ook de populaties van vastgelegde ISO's die zich momenteel in ons zonnestelsel zouden kunnen bevinden. Ze wijzen erop dat er twee verschillende tijdsperioden zijn waarin interessante objecten kunnen worden vastgelegd. De eerste is in de vroege dagen van het zonnestelsel, wanneer de zon nog in haar geboortecluster van sterren staat, en objecten uit dat cluster konden worden vastgelegd. The second is when the sun resides in the field.

In hun simulaties the trio of scientists used 276, 691 synthetic captured interstellar objects. Van deze, only 13 survived for 500 million years, and only three objects survived for one billion years. But these results come with detailed caveats that are best explained in the paper itself.

The authors point out that their simulations might be useful in understanding panspermia. If the chemicals necessary for life, or even life itself, can somehow travel between solar systems, the ISOs likely play a role. Maybe the most prominent role.

They also mention the Planet Nine scenario. One of the authors of this paper, Konstantin Batygin, along with Michael E. Brown, hypothesized a so-called Planet Nine. The Planet Nine hypothesis states that another planet about five to 10 times the mass of Earth is in a wide orbit with a semi-major axis of 400 to 800 AUs. Planet Nine, als het bestaat, would take between 10, 000 en 20, 000 years to complete one orbit around the sun.

According to this paper, when included in the simulations, Planet Nine "…yielded rich dynamics that did not appear in the simulations including only the four known giant planets."