在浩瀚的宇宙中,太阳系并非孤立无援。近年来,两个星际物体的到访引起了科学家们的广泛关注,它们分别是2017年的奥陌陌(Oumuamua)和2019年的彗星2I/鲍里索夫(Comet 2I/Borisov)。这两个天体作为首个被确认的星际访客,让人类开始思考:宇宙中是否还隐藏着更多这样的流浪者?
太阳系漫长的历史中,或许已有无数星际物体悄然来访,未来也定将有更多的星际来客。即将启动的维拉·鲁宾天文台,正是为了探寻这些神秘的天体而设计的。科学家们期待着,它能够为我们揭示更多关于星际物体的秘密。
除了作为星际过客,这些天体是否有可能成为太阳系的新成员呢?这个问题引发了科学家们的深入探讨。太阳,这位太阳系的中心,是否拥有捕获这些流浪天体的能力?答案是肯定的,但具体结果则取决于这些天体的质量和它们进入太阳系后的轨道。
虽然像奥陌陌和鲍里索夫这样的小型天体对太阳系的影响微乎其微,但如果是流浪行星这样的大型天体进入太阳系,那情况就完全不同了。它们可能会引发轨道混乱,甚至改变地球上的生命轨迹。当然,这种情况发生的概率极低,但科学家们从未停止过对它的研究和探索。
在《天体力学与动力天文学》期刊上,一篇名为《永久捕获进入太阳系》的研究论文引起了广泛关注。该研究由叶史瓦大学的爱德华·贝尔布鲁诺和空间科学努力组织的詹姆斯·格林共同撰写。他们利用相空间这一数学工具,对太阳系中捕获星际物体的可能性进行了深入探讨。
相空间,这个描述动态系统状态的神秘工具,将太阳系视为一个由坐标表示的位置和动量构成的动态系统。在相空间中,我们可以想象出一个多维空间,它描述了太阳周围所有可能的轨道。太阳系中存在一些捕获点,星际物体在这些地方可能会被太阳的引力捕获。
这些捕获点分为弱捕获点和永久捕获点。在弱捕获点,天体只是暂时进入一个不稳定的轨道;而在永久捕获点,天体则以精确的角动量和能量进入稳定轨道,成为太阳系的新成员。然而,太阳系的相空间异常复杂,天体要素的变化可能导致天体在永久捕获和弱捕获状态之间转换。
研究团队发现,太阳系的相空间中存在一些开口,这些开口允许星际物体或流浪行星进入太阳系并被永久弱捕获。这些开口位于太阳的希尔球内,是太阳引力主导的区域。通过这些开口,星际物体有可能在无限循环中被永久捕获在太阳周围,而不会与太阳发生碰撞。
流浪行星的存在在宇宙中并不罕见。恒星最初是在群体中形成的,而在群体分散之前,一些带有行星的恒星可能因相互引力作用而将行星甩出,形成流浪行星。长远来看,行星-行星散射和恒星相遇的后续演化应该是普遍现象,这支持了流浪行星可能比恒星数量多的观点。
在距离太阳系约19.6光年范围内,有131颗恒星和棕矮星。每百万年,都有两个恒星邻居会靠近地球几光年。这些恒星可能将物体从太阳系的奥尔特云中拉出,送进内太阳系。奥尔特云作为长周期彗星的源头,可能已经多次发生这样的情况。
研究人员利用太阳系相空间中的开口,计算了附近流浪行星的数量。他们发现,这些开口允许物体或星际物体进入太阳系并被永久弱捕获。这些物体虽然不会与太阳发生碰撞,但它们的存在可能会扰动其他行星的轨道,从而被科学家们检测到。
随着维拉·鲁宾天文台的启动,我们对星际物体和流浪行星的了解将更加深入。或许,在未来的某一天,我们会迎来新的太阳系成员,它们通过这些神秘的开口,成为太阳系永久的一部分。