In het geval van zonnestelsellichamen die dicht langs de zon gaan, er zijn twee belangrijke effecten die een cruciale rol spelen in de orbitale evolutie. Een van de effecten is van de algemene relativiteitstheorie en het andere effect is van de Newtoniaanse zwaartekrachttheorie.

De voorspelling van een periodieke verschuiving in de baan (die technisch precessie wordt genoemd in de hemelmechanica) van Mercurius en de daaropvolgende bevestiging van deze extra verschuiving in de baan van echte waarnemingen, was een van de grootste triomfen van de algemene relativiteitstheorie die ongeveer 102 jaar geleden door Einstein werd ontwikkeld.

Dit is een van de belangrijke effecten die optreden bij lichamen in het zonnestelsel die dicht bij de zon passeren, omdat de baansnelheden aanzienlijk toenemen wanneer lichamen in de buurt van de zon komen en wanneer de snelheden aanzienlijk toenemen, relativistische effecten kunnen belangrijk worden (Figuur 1).

Het andere effect is van de periodieke zwaartekrachtsinvloeden van Jupiter (technisch het Kozai-mechanisme genoemd in de hemelmechanica) van de Newtoniaanse theorie die de baan steeds smaller maken (of met andere woorden, steeds elliptischer) en zorgen ervoor dat het om de aarde draaiende lichaam na elke volgende omwenteling steeds dichter bij de zon komt.

Deze geleidelijke gravitatie-effecten van Jupiter hebben geleid tot de productie van enkele uitzonderlijk spectaculaire zonnestralende kometen (d.w.z. kometen die heel dicht bij de zon komen en er dus zeer helder uitzien vanaf onze planeet) in de geschiedenis van de aarde.

Eerdere werken in de wetenschap van het zonnestelsel hebben deze effecten voor sommige lichamen afzonderlijk onderzocht, maar in onze huidige studie, we kijken naar de interessante scenario's wanneer we de combinatie van beide effecten in zonnestelsellichamen hebben.

Onze berekeningen laten zien dat deze periodieke zwaartekrachtsinvloeden van Jupiter kunnen leiden tot snelle verbeteringen in orbitale verschuivingen als gevolg van de algemene relativiteitstheorie doordat de lichamen dichter bij de zon komen na elke passage rond de zon. Soms kunnen de lichamen extreem dicht bij de zon komen, wat uiteindelijk leidt tot een botsing met de zon, veroorzaakt door deze periodieke effecten van Jupiter.

Een goed voorbeeld dat deze eigenschap in onze studies laat zien, is komeet 96P/Machholz 1 die snelle fasen van nadering van de zon ondergaat en uiteindelijk om ongeveer 9 uur in de zon valt. 000 jaar vanaf heden.

Tijdens zijn laatste reis net voor de botsing met de zon, we vinden dat de baanverschuivingen als gevolg van de algemene relativiteitstheorie kunnen pieken tot ongeveer 60 keer die van de baanverschuiving van Mercurius, wat een recordwaarde is in de context van tot nu toe waargenomen zonnestelsellichamen.

Bovendien ondergaat deze komeet een omkering in zijn referentie-orbitale richting (technisch gezien een inclinatie-flip genoemd in de hemelmechanica) als gevolg van de systematische zwaartekrachtseffecten van Jupiter.

Onze studie toont voor het eerst een voorbeeld van een zonnestelsellichaam waarin al deze eerder genoemde effecten en eigenschappen op een nette manier overlappen. Dit maakt deze studie nieuw en uniek ten opzichte van eerdere baanstudies van vergelijkbare objecten in het zonnestelsel.

Bovendien vinden we dat de combinatie van beide bovengenoemde effecten belangrijke gevolgen heeft op het gebied van impactstudies op aarde van kleine zonnestelsellichamen. Onze berekeningen laten zien dat zelfs een kleine baanverschuiving als gevolg van de algemene relativiteitstheorie sterk kan variëren op de kortste baanafstand tussen het lichaam van het zonnestelsel en de aarde.

De periodieke effecten van Jupiter kunnen de algemene relativistische effecten in sommige banen van het zonnestelsel versterken. Dit leidt tot scenario's voor nauwe nadering tussen zonnestelsellichamen die aanzienlijk veranderen.

Dit speelt op zijn beurt een belangrijke rol bij het bestuderen en beoordelen van schattingen van de gevolgen voor de lange termijn op aarde, die interessante en opmerkelijke kenmerken zoals kraters en meteoorstormen op onze aarde kunnen creëren.

Onze planeet is gebombardeerd met verschillende zonnestelsellichamen van verschillende groottes gedurende haar orbitale geschiedenis (figuur 2) en deze handtekeningen in de vorm van kraters fungeren als een cruciaal hulpmiddel om de evolutie en dynamiek van onze aarde te begrijpen (wat het focusthema is van CEED gevestigd bij UiO).

De moderne telescopische onderzoeken scannen continu de lucht om objecten in het zonnestelsel te vinden die mogelijk heel dicht bij de aarde kunnen komen en in de toekomst een bedreiging voor onze aarde kunnen worden.

De precieze waarnemingen van vandaag, geholpen door grote telescopen in verschillende delen van de wereld en gedetailleerde theoretische berekeningen, aangevuld met supercomputerfaciliteiten (zoals USIT NOTUR-computerclusters), zijn bedoeld om betere modellen te bedenken in de context van korte- en langetermijneffectenonderzoeken om de aarde een veiligere plek in het grotere geheel van ons bestaan.