當 Oumuamua 於 2017 年穿越我們的太陽系時，它是第一個被確認的星際物體 (ISO)。
然後在 2019 年，彗星 2l/鮑里索夫做了同樣的事情。這是僅有的兩個已確認訪問我們太陽系的獨立系統組織。
在我們太陽系的悠久歷史中，肯定有更多的獨立系統訪問過，並且將來會有更多的獨立系統訪問過。顯然，那裡還有更多這樣的物體，即將建成的維拉魯賓天文台預計會發現更多。
太陽可能會捕獲一顆獨立行星或一顆流氓行星，就像某些行星捕獲衛星一樣。
這一切都歸結為相空間。
如果我們成熟、平靜的太陽系突然多了一個成員，會發生什麼事？這取決於物體的質量和它最終所處的軌道。
這是一個有趣的思想實驗；雖然鮑里索夫和奧陌陌是較小的天體，但一顆質量更大的流氓行星加入我們的太陽係可能會產生軌道混亂。它有可能改變地球上生命的進程，儘管這是極不可能的。
這種情況的可能性有多大？一項新的研究筆記天體力學與動力天文學概述了我們的太陽系如何捕獲 ISO。它的標題是“永久捕獲太陽系，」作者是葉史瓦大學數學科學系的愛德華·貝爾布魯諾（Edward Belbruno）和前美國國家航空航天局（NASA）、現來自太空科學奮進中心的詹姆斯·格林（James Green）。
相空間是一種數學表示，描述了像太陽系這樣的動力系統的狀態。相空間使用代表位置和動量的座標。
它就像一個多維空間，包含太陽周圍所有可能的軌道配置。相空間透過追蹤位置和動量特徵來捕捉動力系統的狀態。我們太陽系的相空間有一些捕獲點，ISO 可以在這些捕獲點中發現自己受到太陽引力的束縛。
相空間是複雜的並且基於哈密頓力學。軌道偏心率、半長軸和軌道傾角等都會影響到它。相空間最好理解為多維景觀。
我們太陽系的相空間包括兩種類型的捕獲點：弱捕獲點和永久捕獲點。
弱捕獲點是空間中可以暫時將物體拉入半穩定軌道的區域。這些點通常是物體重力邊界的外緣相交的地方。它們更像是引力推動，而不是軌道收養。
永久捕獲點是空間中可以將物體永久捕獲到穩定軌道的區域。物體的角動量和能量是使其能夠維持軌道的精確配置。在行星系統中，這些永久捕獲點是穩定的軌道結構，可以持續很長一段時間。
我們太陽系的相空間極為複雜，涉及許多移動體及其不斷變化的座標。相空間座標的細微變化可以使物體在永久捕獲狀態和弱捕獲狀態之間轉變。出於同樣的原因，ISO 或流氓行星的細微差異也可能導致它們陷入這些點。
在他們的研究筆記中，作者這樣描述了 ISO 的永久捕獲：「當 P 永遠無法逃回星際空間並保持捕獲狀態時，就會從星際空間永久捕獲關於太陽 S 的小天體 P。在未來的所有時間內都在太陽系內運行，不會與太陽發生碰撞。
純粹主義者會注意到，在未來的所有時間裡，沒有什麼是一樣的，但這一點是正確的。
其他研究人員已經深入研究了這種情況，但這項工作更進一步。 「除了被永久俘獲之外，P 還被弱俘獲，」他們寫道。
它圍繞著眾所周知的難以解決的問題三體問題。也不同於先前的研究，它使用作為第三體，本作使用銀河系的潮汐力作為第三體，同時還有P和S。
他們在論文中解釋說：“對於我們正在考慮的速度範圍和距太陽的距離，這種潮汐力對相空間的結構有明顯的影響。”
本文重點討論相空間和 ISO 捕獲的理論性質。它研究“一種特殊類型的永久捕獲的動力學和拓撲特性，稱為永久弱捕獲，發生無限時間。”
處於永久弱捕獲狀態的物體永遠不會逃脫，但永遠不會到達一致、穩定的軌道。它漸進地接近捕獲集而不與恆星碰撞。
關於流氓行星可能大量存在這一點並沒有太多爭議。恆星形成群體，最終分散到更廣闊的區域。由於恆星擁有行星，因此在同生恆星彼此分離之前，其中一些行星將透過引力相互作用而分散。
「任何太陽系的最終架構都將由行星與行星的散射以及相鄰形成恆星系統的恆星飛越而形成，因為近距離接觸會將行星和小天體拉出系統，從而形成所謂的流氓行星。」作者解釋。
「綜合來看，早期行星間散射和恆星相遇以及隨後的多行星太陽系演化中的行星噴射應該是常見的，並且支持了大量流氓行星在星際空間中自由漂浮的證據。這可能超過了星星的數量，」作者寫道，並指出這一說法是有爭議的。
那麼這一切意味著什麼呢？
研究人員開發了太陽系相空間的捕獲截面，然後計算了太陽系附近有多少顆流氓行星。
在我們的太陽附近，以太陽為中心，半徑為 6 秒差距，有 131 顆恆星和褐矮星。天文學家知道，其中至少有幾顆行星擁有行星，而且所有這些行星很可能都擁有我們尚未偵測到的行星。
每百萬年，大約有兩個我們的恆星鄰居來到距離地球幾光年的範圍內。 「然而，預計有六顆恆星將在未來 5 萬年內近距離掠過，」作者寫道。
奧爾特雲的外邊界距離大約 1.5 光年，因此其中一些恆星的相遇很容易將物體從雲中移出，並將它們送向內太陽系。這種情況已經發生過很多次了，因為雲很可能是長週期彗星的來源。
研究人員發現了太陽系相空間中的開口，可以讓其中一些天體、ISO或流氓行星達到永久的弱捕獲。
它們是太陽的開口希爾球，太陽引力是捕獲衛星的主要引力的區域。這些開口在銀心方向或相反方向距太陽 3.81 光年。
作者表示：“通過這些開口，可以將星際物體永久弱捕獲到太陽系中。” “它們會在山丘的球體內混亂地移動，以無限多個週期的任意長時間永久捕獲太陽。”
這些物體永遠不會與太陽相撞，並且可以被永久捕獲。他們總結道：“一顆流氓行星可能會擾亂可能被探測到的行星的軌道。”
我們仍處於了解 ISO 和流氓行星的早期階段。我們知道它們就在那裡，但我們不知道它們有多少，也不知道它們在哪裡。維拉魯賓天文台可能會讓我們對這群天體大開眼界。它甚至可能顯示它們如何聚集在某些區域並避開其他區域。
根據這項工作，如果它們靠近太陽山球體的任何開口，我們可能會有一位訪客決定留下來。
