כאשר Oumuamua חצתה את מערכת השמש שלנו בשנת 2017, זה היה האובייקט הבין-כוכבי המאושר (ISO) הראשון שעשה זאת.
ואז בשנת 2019, Comet 2l/Borisov עשה את אותו הדבר. אלו הם שני ISOs המאושרים היחידים שביקרו במערכת השמש שלנו.
בוודאי ביקרו הרבה יותר ISOs בהיסטוריה הארוכה של מערכת השמש שלנו, ורבים נוספים יבקרו בעתיד. ברור שיש יותר מהעצמים האלה בחוץ, ומצפה הכוכבים של ורה רובין צפוי לגלות הרבה יותר.
ייתכן שהשמש תוכל לתפוס ISO או כוכב לכת נוכל באותו אופן שבו חלק מכוכבי הלכת לכדו ירחים.
הכל מסתכם בחלל פאזה.
מה יקרה למערכת השמש הבוגרת והרגועה שלנו אם היא תזכה לפתע לחבר נוסף? זה יהיה תלוי במסה של העצם ובמסלול הסופי שבו הוא נמצא.
זה ניסוי מחשבתי מעניין; בעוד בוריסוב ואומואמואה היו עצמים קטנים יותר, כוכב לכת נוכל מסיבי יותר המצטרף למערכת השמש שלנו יכול ליצור כאוס מסלולי. זה עשוי לשנות את מהלך החיים על פני כדור הארץ, אם כי זה מאוד לא סביר.
כמה סביר התרחיש הזה? הערת מחקר חדשה במכניקה שמימית ואסטרונומיה דינמיתמתאר כיצד מערכת השמש שלנו יכולה ללכוד ISO. זה נקרא "לכידה קבועה לתוך מערכת השמש," והמחברים הם אדוארד בלברונו מהמחלקה למדעי המתמטיקה בישיבה אוניברסיטת וג'יימס גרין, לשעבר מנאס"א וכיום מ- Space Science Endeavours.
מרחב פאזה הוא ייצוג מתמטי המתאר את מצבה של מערכת דינמית כמו מערכת השמש שלנו. מרחב השלב משתמש בקואורדינטות המייצגות גם את המיקום וגם את התנע.
זה כמו חלל רב ממדי שמכיל את כל תצורות המסלול האפשריות סביב השמש. מרחב השלב לוכד את המצב של מערכת דינמית על ידי מעקב אחר מאפייני המיקום והתנופה. בחלל הפאזות של מערכת השמש שלנו יש נקודות לכידה שבהן ISO יכול למצוא את עצמו קשור כבידה לשמש.
חלל השלב מורכב ומתבסס עלמכניקה המילטון. דברים כמו אקסצנטריות מסלולית, ציר חצי ראשי ונטיית מסלול כולם ניזונים לתוכו. מרחב פאזה מובן בצורה הטובה ביותר כנוף רב מימדי.
מרחב הפאזה של מערכת השמש שלנו כולל שני סוגים של נקודות לכידה: חלשה וקבועה.
נקודות לכידה חלשות הן אזורים בחלל שבהם ניתן למשוך אובייקט באופן זמני למסלול חצי יציב. נקודות אלה הן לעתים קרובות היכן שהקצוות החיצוניים של גבולות הכבידה של עצמים נפגשים. הם יותר כמו דחיפות כבידה מאשר אימוץ מסלולי.
נקודות לכידה קבועות הן אזורים בחלל שבהם ניתן ללכוד אובייקט לצמיתות למסלול יציב. התנע הזוויתי והאנרגיה של עצם הם תצורה מדויקת המאפשרת לו לשמור על מסלול. במערכות פלנטריות, נקודות הלכידה הקבועות הללו הן תצורות מסלול יציבות הנמשכות לפרקי זמן ארוכים במיוחד.
מרחב הפאזות של מערכת השמש שלנו מורכב ביותר וכולל גופים נעים רבים והקואורדינטות המשתנות שלהם. שינויים עדינים בקואורדינטות של מרחב פאזה יכולים לאפשר לאובייקטים לעבור בין מצבי לכידה קבועים למצבי לכידה חלשים. באותו אופן, הבדלים עדינים ב-ISO או בכוכבי לכת נוכלים יכולים להוביל אותם לנקודות אלה.
בהערות המחקר שלהם, המחברים מתארים את הלכידה הקבועה של ISO בצורה זו: "הלכידה הקבועה של גוף קטן, P, סביב השמש, S, מהחלל הבין-כוכבי מתרחשת כאשר P לעולם לא יכול לברוח חזרה לחלל הבין-כוכבי ונשאר לכוד בתוך מערכת השמש לכל זמן עתידי, נע ללא התנגשות עם השמש."
הטהרנים ישימו לב ששום דבר לא יכול להיות אותו דבר עבור כל הזמן העתידי, אבל הנקודה עומדת בעינה.
חוקרים אחרים התעמקו בתרחיש זה, אך העבודה הזו הולכת צעד קדימה. "בנוסף ללכוד לצמיתות, P נתפס גם בצורה חלשה", הם כותבים.
הוא סובב סביב הנושאים הידועים לשמצה הקשים לפתרוןבעיה בשלושה גופים. גם בניגוד למחקר קודם, שמשתמשכגוף שלישי, עבודה זו משתמשת בכוח הגאות והשפל של הגלקסיה כגוף שלישי, יחד עם ה-P וה-S.
"לכוח הגאות והשפל הזה יש השפעה ניכרת על מבנה מרחב הפאזה עבור טווח המהירויות והמרחק מהשמש שאנו שוקלים", הם מסבירים במאמרם.
המאמר מתמקד באופי התיאורטי של מרחב פאזה ולכידת ISO. הוא בוחן את "המאפיינים הדינמיים והטופולוגיים של סוג מיוחד של לכידה קבועה, הנקרא לכידה חלשה קבועה המתרחשת לזמן אינסופי".
עצם בתפיסה חלשה קבועה לעולם לא יברח, אך לעולם לא יגיע למסלול עקבי ויציב. הוא מתקרב בצורה אסימפטוטית לסט הלכידה מבלי להתנגש בכוכב.
אין הרבה ויכוח על כך שכוכבי לכת נוכלים קיימים ככל הנראה במספרים גדולים. כוכבים נוצרים בקבוצות שמתפזרות בסופו של דבר על פני שטח רחב יותר. מכיוון שכוכבים מארחים כוכבי לכת, חלק מכוכבי הלכת הללו יתפזרו באמצעות אינטראקציות כבידה לפני שכוכבים משותפים ירכשו הפרדה מסוימת זה מזה.
"הארכיטקטורה הסופית של כל מערכת שמש תעוצב על ידי פיזור כוכב לכת-כוכב בנוסף למעברי הכוכבים של מערכות הכוכבים היוצרים הסמוכות, שכן מפגשים קרובים יכולים למשוך כוכבי לכת וגופים קטנים מהמערכת וליצור מה שנקרא כוכבי לכת נוכלים," המחברים מסבירים.
"בשילוב, פליטת כוכבי לכת מפיזור מוקדם של כוכבי לכת ומפגשי כוכבים ובהתפתחות של מערכת שמש רב-כוכבית אמורה להיות נפוצה ותומכת בעדויות למספר גדול מאוד של כוכבי לכת נוכלים שצפים חופשי בחלל הבין-כוכבי. שאולי עולים על מספר הכוכבים", כותבים המחברים ומציינים כי הקביעה הזו שנויה במחלוקת.
אז למה כל זה מוסיף?
החוקרים פיתחו חתך לכידה עבור מרחב הפאזה של מערכת השמש ואז חישבו כמה כוכבי לכת סוררים נמצאים בקרבת מערכת השמש שלנו.
בשכונת השמש שלנו, המשתרעת לרדיוס של שישה פרסקים סביב השמש, ישנם 131 כוכבים וגמדים חומים. אסטרונומים יודעים שלפחות כמה מהם מארחים כוכבי לכת, וייתכן שכולם מארחים כוכבי לכת שעדיין לא גילינו.
כל מיליון שנה, כשניים משכנינו הכוכבים מגיעים למרחק של כמה שנות אור מכדור הארץ. "עם זאת, שישה כוכבים צפויים לחלוף מקרוב ב-50,000 השנים הבאות", כותבים המחברים.
הגבול החיצוני של ענן אורט נמצא במרחק של כ-1.5 שנות אור, כך שחלק ממפגשי הכוכבים הללו עלולים לעקור בקלות עצמים מהענן ולשלוח אותם לכיוון מערכת השמש הפנימית. זה כבר קרה פעמים רבות, מכיוון שהענן הוא ככל הנראה המקור לשביטים ארוכי תקופה.
החוקרים זיהו פתחים בחלל הפאזה של מערכת השמש שיכולים לאפשר לחלק מהעצמים הללו, או ISOs או כוכבי לכת נוכלים, להגיע ללכידה חלשה קבועה.
הם פתחים בזו של השמשכדור הגבעה, אזור שבו כוח המשיכה של השמש הוא כוח הכבידה הדומיננטי ללכידת לוויינים. פתחים אלו נמצאים במרחק של 3.81 שנות אור מהשמש בכיוון המרכז הגלקטי או מולו.
"לכידה חלשה קבועה של עצמים בין-כוכביים לתוך מערכת השמש אפשרית דרך הפתחים הללו", קובעים המחברים. "הם היו נעים בצורה כאוטית בתוך כדור הגבעה ללכידה קבועה על השמש שנמשכת זמן רב באופן שרירותי על ידי אינסוף מחזורים."
עצמים אלו לעולם לא יתנגשו בשמש וניתן היה ללכוד אותם לצמיתות. "כוכב לכת נוכל עלול להפריע למסלולי כוכבי הלכת שאולי ניתן יהיה לזהות אותם", הם מסכמים.
אנחנו עדיין בתחילת הדרך של הבנת ISOs וכוכבי לכת נוכלים. אנחנו יודעים שהם שם בחוץ, אבל אנחנו לא יודעים כמה או איפה הם נמצאים. מצפה הכוכבים של ורה רובין עשוי לפתוח את עינינו לאוכלוסיית העצמים הזו. זה עשוי אפילו להראות כיצד הם מתקבצים באזורים מסוימים ונמנעים מאחרים.
לפי העבודה הזו, אם הם קרובים לאחד מהפתחים בכדור גבעת השמש, יכול להיות לנו מבקר שיחליט להישאר.
מאמר זה פורסם במקור על ידיהיקום היום. קרא אתמאמר מקורי.
