2017 年，当 Oumuamua 穿越我们的太阳系时，全世界的人们都在关注。 这是第一个星际物体（ISO）天文学家曾经发现过。
然后在 2019 年 8 月，2I 鲍里索夫彗星穿越我们的太阳系，成为第二个巡航访问的 ISO 彗星。 来访的 ISO 共同引发了一波询问和猜测。
肯定会有更多的星际访客，而一项新的研究表明，我们的太阳系可能捕获了其中一些星际访客，尽管他们不会停留很长时间。
尽管 ISO 很少见，但太阳系很古老，而且许多人可能已经访问过。 天文学家认为其中一些物体可以在太阳轨道上被捕获。
这项研究仔细研究了 ISO 捕获，并测试了一些 ISO 可以在近地轨道而不是太阳轨道上捕获的想法。 这项工作的研究人员表示，近地轨道上可能存在稳定的 ISO 种群。
“星际物体提供了一种独特的机制来研究包括我们自己在内的行星系统的形成和演化。”
在太空中寻找微小物体极其困难。 我们获得的其他太阳系的唯一图像要么是它们的恒星，要么是奇怪的系外行星的弱图像。 有时天文学家会探测到碎片盘和其他特征，但他们无法捕捉到细节。
所以很高兴其他太阳系向我们派遣了奇怪的非自愿使者。 研究这些 ISO 是深入了解其他太阳系及其形成和演化方式的一种方法。
这篇论文的作者表示，ISO 提供了一个独特的机会来“研究行星系统（包括我们自己的行星系统）的形成和演化。”
他们还指出，现在我们的太阳系中是否有任何一个是天文学家的主要兴趣点。
他们写道：“虽然很少见，但 ISO 可以被太阳系中的不同行星捕获到束缚轨道中。”
论文是“星际类的近距离接触：探索近地轨道中星际物体的存在。第一作者是卡内基梅隆大学物理系计算天体物理学家研究生 Diptajyoti Mukherjee。其他作者是 Hy Trac、Amir Siraj 和 Avi Loeb。该论文尚未经过同行评审。
最近的研究表明，即将建成的维拉鲁宾天文台可以发现每年五个 ISO奥尔特云，如果存在的话，可能包含更多 ISO比原生太阳系天体。 其他研究表明宇宙射线可能侵蚀大部分 ISO什么都没有。 其他论文表明，许多 ISO 将是被拉入木星并被摧毁。
但他们都没有专门检查近地轨道上捕获的 ISO。
该研究基于数值模拟，其中模拟中的每个粒子代表源自太阳系外部的不同轨迹上的潜在 ISO。 模拟在很大程度上基于散射效应，其中传入的粒子受到地球以不同方式的干扰，、太阳和，以不同的组合方式。
该研究涉及空间和速度的横截面，从而在近地轨道上捕获 ISO。 研究人员称其为捕获横截面，经过大量 N 体散射模拟后，他们确定了趋势。
-
- 研究中的这张图说明了研究中的一些粒子模拟。 在他们的第一个场景中，模拟系统仅由太阳和地月系统组成。 其目的是隔离巨行星的影响。 （Mukherjee 等人，2023）
他们的结果表明，巨大的木星起着主导作用。 地月和木星捕获截面“在将星际物体捕获到近地轨道方面占主导地位，是地月捕获截面的 104 倍”。
-
- 该研究的数据比较了木星将 ISO 捕获到近地轨道的效率与地月效率的比较。 数学相当复杂，但基本上，x 轴显示了过量的双曲线速度，随着速度的增加，捕获效率会降低。 （Mukherjee 等人，2023）
当作者将他们的结果与太阳系中已知小天体的实际分布进行比较时，一些值得注意的事情出现了。 如果捕获到 ISO，它最终可能与太阳的平均距离大于 10 个天文单位。 他们指出，这就是半人马存在。
半人马座是太阳系的小型天体，由于与巨行星的相互作用，其轨道不稳定。 ISO 可能隐藏在半人马之中吗？
他们写道：“Siraj 和 Loeb（2019）已经对隐藏在半人马座中的 ISO 进行了检查，但没有已知的半人马座被认为具有星际起源。” “然而，我们的研究表明可能值得进行更仔细的检查。”
-
- 研究中的这张图显示了已知小型太阳系天体与捕获的 ISO 的轨道参数分布。 左侧面板显示天文单位，中间面板显示轨道偏心率，右侧面板显示倾角。 （Mukherjee 等人，2023）
捕获的 ISO 不太可能具有非常稳定的轨道。 该团队的数据显示了如何将 ISO 捕获到近地轨道，但在这些初始轨道中寻找它们可能会徒劳无功。 那太容易了，不是吗？ 大自然很少如此轻易地泄露它的秘密。
“我们提醒读者，这并不是地球和木星当前捕获的 ISO 的完整表示（如果它们存在的话）。由于与太阳系中其他行星的相互作用，过去捕获的 ISO 将随着时间的推移而改变其轨道参数。 ，”他们解释道。
该团队对捕获的 ISO 子集进行了一些长达 1000 万年的长期轨道计算，以测试它们的生存能力。 他们绘制了近地轨道上物体的生存情况。 一些 ISO 可能会逃离其最初的捕获轨道，进入另一个捕获轨道，但这些 ISO 不属于这种努力范围。
-
- 研究中的这张图显示了捕获的星际近地天体的存活率与束缚近地天体轨道寿命的函数关系。 结果表明，只有 0.1-1% 的捕获物体能在距离 10 Myr 的近地天体轨道上存活下来，这比已知近地天体的寿命要短得多。 （Mukherjee 等人，2023）
一旦捕获的 ISO 离开其近地轨道，它要么离开太阳系，要么进入具有更大近日点和半长轴的新轨道。 但地球捕获的物体的平均存活率是木星捕获的两到三倍。
如果在近地轨道上有捕获的 ISO，它们不会持续很长时间。 木星捕获到近地轨道的 ISO 的半衰期约为 50,000 年。 被地月捕获的物质的半衰期约为 13 万年。 另一种看待这一问题的方式是，木星捕获的 ISO 数量在短短 80 万年内就减少到了原始比例的 10%。 对于地月捕获的 ISO 来说，这是 210 万年。
但其中许多天体都非常小，与 Oumaumua 或鲍里索夫彗星完全不同。 种群以直径约1米的ISO为主。 除非我们人为地捕获，否则不可能捕获像鲍里索夫或奥陌陌这样的物体。
如果我们要找到这些捕获的 ISO 之一，这将取决于像维拉鲁宾天文台及其遗留的时空调查。 这是一项计划对南方天空进行为期十年的调查，将于 2024 年 8 月第一道曙光出现后的某个时间开始。
它将反复对天空进行成像，并发现在太阳系中移动的小物体。 据估计，每年它都会发现一些奥陌陌大小的物体。
根据作者的说法，捕获的 ISO 中可能隐藏着更多的近地天体。 这表明需要更详细地研究它们。 研究它们的最好方法是出去见见其中一个较大的。
欧空局的彗星拦截机使命可以做到。 依靠维拉鲁宾天文台提供的即将到来的 ISO 的提前通知，机器人航天器可以在日地拉格朗日 2 号点等待，直到找到合适的 ISO。 然后可以派拦截器拦截它、观察它并从它的尾部收集样本。
ESA 正在与日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 合作，计划于 2029 年发射彗星拦截器。
“通过探测和研究捕获的星际物体，”作者指出，“我们可以了解这些物体的特性和起源，以及系外行星系统甚至太阳系的形成和演化。”
