เมื่อโอมูอามูอาเดินทางผ่านระบบสุริยะของเราในปี 2560 ถือเป็นวัตถุระหว่างดวงดาว (ISO) แรกที่ได้รับการยืนยันว่าทำเช่นนั้น
จากนั้นในปี 2019 ดาวหาง 2l/Borisov ก็ทำสิ่งเดียวกัน นี่เป็นเพียงสอง ISO ที่ได้รับการยืนยันเท่านั้นที่จะเยี่ยมชมระบบสุริยะของเรา
ISO อื่นๆ มากมายต้องเคยมาเยือนในประวัติศาสตร์อันยาวนานของระบบสุริยะของเรา และยังมี ISO อื่นๆ อีกมากมายที่จะมาเยือนในอนาคต เห็นได้ชัดว่ามีวัตถุเหล่านี้อยู่อีกมาก และคาดว่าหอสังเกตการณ์ Vera Rubin ที่กำลังจะมีขึ้นเร็วๆ นี้คาดว่าจะค้นพบอีกมากมาย
เป็นไปได้ที่ดวงอาทิตย์สามารถจับภาพ ISO หรือดาวเคราะห์อันธพาลได้ในลักษณะเดียวกับที่ดาวเคราะห์บางดวงจับดวงจันทร์ได้
ทุกอย่างลงมาที่พื้นที่เฟส
จะเกิดอะไรขึ้นกับระบบสุริยะที่สงบสุขและเจริญเต็มที่ของเรา หากจู่ๆ มันก็มีสมาชิกเพิ่มขึ้นอีก? นั่นจะขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุและวงโคจรสุดท้ายที่วัตถุนั้นเข้าไปพบ
เป็นการทดลองทางความคิดที่น่าสนใจ ในขณะที่ Borisov และ Oumuamua เป็นวัตถุขนาดเล็ก แต่ดาวเคราะห์อันธพาลขนาดใหญ่กว่าที่เข้าร่วมระบบสุริยะของเราก็สามารถสร้างความสับสนวุ่นวายในวงโคจรได้ มันอาจเปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตบนโลกได้ แม้ว่าจะไม่น่าจะเป็นไปได้สูงก็ตาม
สถานการณ์นี้เป็นไปได้มากน้อยเพียงใด? บันทึกการวิจัยใหม่ในกลศาสตร์ท้องฟ้าและดาราศาสตร์แบบไดนามิกสรุปว่าระบบสุริยะของเราสามารถจับ ISO ได้อย่างไร มีชื่อว่า "การยึดครองระบบสุริยะอย่างถาวร," และผู้แต่งคือ เอ็ดเวิร์ด เบลบรูโน จากภาควิชาคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเยชิวา และเจมส์ กรีน อดีตของ NASA และปัจจุบันจาก Space Science Endeavours
สเปซเฟสเป็นการแทนค่าทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายสถานะของระบบไดนามิก เช่น ระบบสุริยะของเรา พื้นที่เฟสใช้พิกัดที่แสดงถึงทั้งตำแหน่งและโมเมนตัม
มันเหมือนกับอวกาศหลายมิติที่มีรูปแบบวงโคจรที่เป็นไปได้ทั้งหมดรอบดวงอาทิตย์ พื้นที่เฟสจะบันทึกสถานะของระบบไดนามิกโดยการติดตามทั้งลักษณะตำแหน่งและโมเมนตัม พื้นที่เฟสของระบบสุริยะของเรามีจุดจับภาพซึ่ง ISO สามารถพบว่าตัวเองมีแรงโน้มถ่วงกับดวงอาทิตย์
พื้นที่เฟสมีความซับซ้อนและขึ้นอยู่กับกลศาสตร์แฮมิลตัน- สิ่งต่างๆ เช่น ความเยื้องศูนย์ของวงโคจร กึ่งแกนเอก และความโน้มเอียงของวงโคจร ล้วนป้อนเข้าไป พื้นที่เฟสเป็นที่เข้าใจได้ดีที่สุดว่าเป็นภูมิทัศน์หลายมิติ
พื้นที่เฟสของระบบสุริยะของเราประกอบด้วยจุดยึดสองประเภท: จุดอ่อนและถาวร
จุดยึดที่อ่อนแอคือบริเวณในอวกาศที่สามารถดึงวัตถุเข้าสู่วงโคจรกึ่งเสถียรได้ชั่วคราว จุดเหล่านี้มักเป็นจุดที่ขอบด้านนอกของขอบเขตแรงโน้มถ่วงของวัตถุมาบรรจบกัน พวกมันเหมือนกับแรงผลักโน้มถ่วงมากกว่าการนำวงโคจรมาใช้
จุดยึดถาวรคือบริเวณในอวกาศที่สามารถยึดวัตถุได้อย่างถาวรในวงโคจรที่มั่นคง โมเมนตัมเชิงมุมและพลังงานของวัตถุเป็นรูปแบบที่แน่นอนที่ช่วยให้สามารถรักษาวงโคจรได้ ในระบบดาวเคราะห์ จุดยึดถาวรเหล่านี้เป็นโครงสร้างวงโคจรที่เสถียรซึ่งจะคงอยู่เป็นระยะเวลานานมาก
พื้นที่เฟสของระบบสุริยะของเรามีความซับซ้อนอย่างยิ่งและเกี่ยวข้องกับวัตถุที่เคลื่อนไหวจำนวนมากและพิกัดที่เปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในพิกัดพื้นที่เฟสสามารถอนุญาตให้วัตถุเปลี่ยนระหว่างสถานะการจับถาวรและสถานะการจับที่อ่อนแอ ในทำนองเดียวกัน ความแตกต่างเล็กน้อยใน ISO หรือดาวเคราะห์อันธพาลสามารถนำพวกเขาไปสู่จุดเหล่านี้ได้
ในบันทึกการวิจัย ผู้เขียนบรรยายถึงการจับภาพ ISO แบบถาวรในลักษณะนี้: "การจับภาพวัตถุขนาดเล็ก P เกี่ยวกับดวงอาทิตย์อย่างถาวร S จากอวกาศระหว่างดวงดาวเกิดขึ้นเมื่อ P ไม่สามารถหนีกลับเข้าไปในอวกาศระหว่างดวงดาวได้และยังคงถูกจับอยู่ ภายในระบบสุริยะตลอดไป เคลื่อนที่โดยไม่ชนกับดวงอาทิตย์”
นักพิถีพิถันจะสังเกตว่าไม่มีอะไรสามารถเหมือนเดิมได้ในอนาคต แต่ประเด็นก็คือ
นักวิจัยคนอื่นๆ ได้เจาะลึกสถานการณ์นี้แล้ว แต่งานนี้ก้าวไปอีกขั้นหนึ่ง “นอกเหนือจากการถูกจับอย่างถาวรแล้ว P ยังถูกจับกุมอย่างอ่อนแออีกด้วย” พวกเขาเขียน
มันหมุนรอบสิ่งที่ยากต่อการแก้ไขอย่างฉาวโฉ่ปัญหาสามร่างกาย- ก็ไม่เหมือนกับงานวิจัยก่อนหน้านี้ซึ่งใช้เป็นวัตถุที่ 3 งานนี้ใช้แรงขึ้นน้ำลงของกาแลคซีเป็นวัตถุที่ 3 ร่วมกับ P และ S
"แรงขึ้นน้ำลงนี้มีผลกระทบที่เห็นได้ชัดเจนต่อโครงสร้างของพื้นที่เฟสสำหรับช่วงความเร็วและระยะห่างจากดวงอาทิตย์ที่เรากำลังพิจารณา" พวกเขาอธิบายในรายงานของพวกเขา
บทความนี้มุ่งเน้นไปที่ธรรมชาติทางทฤษฎีของสเปซเฟสและการจับ ISO โดยศึกษา "คุณสมบัติเชิงไดนามิกและทอพอโลยีของการจับแบบถาวรชนิดพิเศษ เรียกว่าการจับแบบอ่อนถาวรซึ่งเกิดขึ้นในช่วงเวลาอนันต์"
วัตถุที่มีการยึดอย่างอ่อนอย่างถาวรจะไม่มีวันหลุดรอด แต่จะไม่มีวันไปถึงวงโคจรที่มั่นคงและสม่ำเสมอ มันเข้าใกล้จุดจับภาพโดยไม่ชนกับดาวฤกษ์
ไม่มีการถกเถียงมากนักว่าดาวเคราะห์อันธพาลมีอยู่เป็นจำนวนมาก ดวงดาวก่อตัวเป็นกลุ่มซึ่งในที่สุดจะแยกย้ายกันไปเป็นบริเวณกว้างขึ้น เนื่องจากดาวฤกษ์เป็นบริวารของดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์เหล่านี้บางดวงจะกระจัดกระจายผ่านปฏิกิริยาแรงโน้มถ่วงก่อนที่ดาวฤกษ์ร่วมเกิดจะแยกตัวออกจากกัน
“สถาปัตยกรรมขั้นสุดท้ายของระบบสุริยะใดๆ จะถูกสร้างขึ้นโดยการกระเจิงของดาวเคราะห์-ดาวเคราะห์ นอกเหนือจากการบินผ่านดาวฤกษ์ของระบบดาวฤกษ์ที่อยู่ติดกัน เนื่องจากการเผชิญหน้ากันอย่างใกล้ชิดสามารถดึงดาวเคราะห์และวัตถุขนาดเล็กออกจากระบบทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าดาวเคราะห์โกง” ผู้เขียนอธิบาย
"เมื่อนำมารวมกัน การเคลื่อนตัวของดาวเคราะห์จากการกระเจิงของดาวเคราะห์-ดาวเคราะห์ในยุคแรกๆ และการเผชิญหน้าของดาวฤกษ์ และในการวิวัฒนาการของระบบสุริยะหลายดาวเคราะห์ในเวลาต่อมา ควรจะเป็นเรื่องธรรมดาและสนับสนุนหลักฐานของดาวเคราะห์อันธพาลจำนวนมากที่ลอยได้อย่างอิสระในอวกาศระหว่างดาว นั่นอาจจะเกินจำนวนดวงดาว” ผู้เขียนเขียน โดยสังเกตว่าการยืนยันดังกล่าวยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่
แล้วทั้งหมดนี้รวมกันได้อะไร?
นักวิจัยได้พัฒนาภาคตัดขวางการจับภาพสำหรับสเปซเฟสของระบบสุริยะ จากนั้นจึงคำนวณว่ามีดาวเคราะห์อันธพาลจำนวนกี่ดวงที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียงระบบสุริยะของเรา
ในพื้นที่ใกล้เคียงสุริยจักรวาลของเราซึ่งมีรัศมีหกพาร์เซกรอบดวงอาทิตย์ มีดาวฤกษ์และดาวแคระน้ำตาล 131 ดวง นักดาราศาสตร์รู้ว่าอย่างน้อยหลายดวงก็มีดาวเคราะห์อยู่ และพวกมันทั้งหมดก็อาจเป็นดาวเคราะห์ที่มีดาวเคราะห์ที่เราตรวจไม่พบด้วย
ทุกๆ ล้านปี เพื่อนบ้านที่เป็นดาราของเราสองคนจะเข้ามาภายในระยะไม่กี่ปีแสงของโลก “อย่างไรก็ตาม คาดว่าดาว 6 ดวงจะเคลื่อนผ่านไปอย่างใกล้ชิดในอีก 50,000 ปีข้างหน้า” ผู้เขียนเขียน
ขอบเขตด้านนอกของเมฆออร์ตอยู่ห่างออกไปประมาณ 1.5 ปีแสง ดังนั้นการเผชิญหน้าดาวฤกษ์เหล่านี้บางส่วนจึงสามารถเคลื่อนวัตถุออกจากเมฆได้อย่างง่ายดายและส่งพวกมันไปยังระบบสุริยะชั้นใน สิ่งนี้เกิดขึ้นหลายครั้งแล้ว เนื่องจากเมฆน่าจะเป็นแหล่งกำเนิดของดาวหางคาบยาว
นักวิจัยระบุช่องเปิดในพื้นที่เฟสของระบบสุริยะที่อาจทำให้วัตถุบางส่วน หรือ ISO หรือดาวเคราะห์อันธพาล เข้าถึงการยึดครองที่อ่อนแออย่างถาวร
พวกเขากำลังเปิดอยู่ในดวงอาทิตย์ทรงกลมเนินเขาซึ่งเป็นบริเวณที่แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์เป็นแรงโน้มถ่วงหลักในการจับภาพดาวเทียม ช่องเปิดเหล่านี้อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 3.81 ปีแสงในทิศทางของใจกลางกาแลคซีหรือตรงข้ามกับมัน
“การจับวัตถุระหว่างดาวเข้าสู่ระบบสุริยะอย่างอ่อนแออย่างถาวรเป็นไปได้ผ่านช่องเปิดเหล่านี้” ผู้เขียนระบุ “พวกมันจะเคลื่อนที่อย่างโกลาหลภายในทรงกลมของเนินเขาเพื่อจับภาพดวงอาทิตย์อย่างถาวรโดยใช้เวลานานตามอำเภอใจหลายรอบอย่างไม่สิ้นสุด”
วัตถุเหล่านี้จะไม่ชนกับดวงอาทิตย์และสามารถถูกจับได้อย่างถาวร "ดาวเคราะห์อันธพาลอาจรบกวนวงโคจรของดาวเคราะห์ที่อาจตรวจพบได้" พวกเขาสรุป
เรายังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการทำความเข้าใจ ISO และดาวเคราะห์อันธพาล เรารู้ว่าพวกเขาอยู่ที่นั่น แต่เราไม่รู้ว่าพวกเขาอยู่ที่ไหนหรือกี่คน หอดูดาวเวรา รูบินอาจเปิดตาของเราให้กับวัตถุจำนวนนี้ มันอาจแสดงให้เห็นว่าพวกมันรวมตัวกันอย่างไรในบางภูมิภาคและหลีกเลี่ยงที่อื่น
ตามงานนี้ หากพวกเขาอยู่ใกล้กับช่องเปิดใดๆ ในทรงกลม Sun's Hill เราก็อาจมีผู้มาเยี่ยมตัดสินใจว่าจะอยู่ต่อ
บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกโดยจักรวาลวันนี้- อ่านบทความต้นฉบับ-
