当 Oumuamua 于 2017 年穿越我们的太阳系时，它是第一个被确认的星际物体 (ISO)。
然后在 2019 年，彗星 2l/鲍里索夫做了同样的事情。这是仅有的两个已确认访问我们太阳系的独立系统组织。
在我们太阳系的悠久历史中，肯定有更多的独立系统访问过，并且将来还会有更多的独立系统访问过。显然，那里还有更多这样的物体，即将建成的维拉鲁宾天文台预计会发现更多。
太阳可能会捕获一颗独立行星或一颗流氓行星，就像某些行星捕获卫星一样。
这一切都归结为相空间。
如果我们成熟、平静的太阳系突然多了一个成员，会发生什么？这取决于物体的质量和它最终所处的轨道。
这是一个有趣的思想实验；虽然鲍里索夫和奥陌陌是较小的天体，但一颗质量更大的流氓行星加入我们的太阳系可能会产生轨道混乱。它有可能改变地球上生命的进程，尽管这是极不可能的。
这种情况的可能性有多大？一项新的研究笔记天体力学和动力天文学概述了我们的太阳系如何捕获 ISO。它的标题是“永久捕获太阳系，”作者是叶史瓦大学数学科学系的爱德华·贝尔布鲁诺（Edward Belbruno）和前美国国家航空航天局（NASA）、现来自空间科学奋进中心的詹姆斯·格林（James Green）。
相空间是一种数学表示，描述了像太阳系这样的动力系统的状态。相空间使用代表位置和动量的坐标。
它就像一个多维空间，包含太阳周围所有可能的轨道配置。相空间通过跟踪位置和动量特征来捕获动力系统的状态。我们太阳系的相空间有一些捕获点，ISO 可以在这些捕获点发现自己受到太阳的引力束缚。
相空间是复杂的并且基于哈密顿力学。轨道偏心率、半长轴和轨道倾角等都会影响到它。相空间最好理解为多维景观。
我们太阳系的相空间包括两种类型的捕获点：弱捕获点和永久捕获点。
弱捕获点是空间中可以暂时将物体拉入半稳定轨道的区域。这些点通常是物体重力边界的外边缘相交的地方。它们更像是引力推动，而不是轨道收养。
永久捕获点是空间中可以将物体永久捕获到稳定轨道的区域。物体的角动量和能量是使其能够维持轨道的精确配置。在行星系统中，这些永久捕获点是稳定的轨道结构，可以持续很长一段时间。
我们太阳系的相空间极其复杂，涉及许多移动体及其不断变化的坐标。相空间坐标的细微变化可以使物体在永久捕获状态和弱捕获状态之间转变。出于同样的原因，ISO 或流氓行星的细微差异也可能导致它们陷入这些点。
在他们的研究笔记中，作者这样描述了 ISO 的永久捕获：“当 P 永远无法逃回星际空间并保持捕获状态时，就会从星际空间永久捕获关于太阳 S 的小天体 P。在未来的所有时间内都在太阳系内运行，不会与太阳发生碰撞。”
纯粹主义者会注意到，在未来的所有时间里，没有什么是一样的，但这一点是正确的。
其他研究人员已经深入研究了这种情况，但这项工作更进一步。 “除了被永久俘获之外，P 还被弱俘获，”他们写道。
它围绕着众所周知的难以解决的问题三体问题。也不同于以前的研究，它使用作为第三体，本作使用银河系的潮汐力作为第三体，同时还有P和S。
他们在论文中解释说：“对于我们正在考虑的速度范围和距太阳的距离，这种潮汐力对相空间的结构有明显的影响。”
本文重点讨论相空间和 ISO 捕获的理论性质。它研究“一种特殊类型的永久捕获的动力学和拓扑特性，称为永久弱捕获，发生无限时间。”
处于永久弱捕获状态的物体永远不会逃脱，但永远不会到达一致、稳定的轨道。它渐进地接近捕获集而不与恒星碰撞。
关于流氓行星可能大量存在这一点并没有太多争议。恒星形成群体，最终分散到更广阔的区域。由于恒星拥有行星，因此在同生恒星彼此分离之前，其中一些行星将通过引力相互作用而分散。
“任何太阳系的最终架构都将由行星与行星的散射以及相邻形成恒星系统的恒星飞越而形成，因为近距离接触会将行星和小天体拉出系统，从而形成所谓的流氓行星。”作者解释。
“综合来看，早期行星间散射和恒星相遇以及随后的多行星太阳系演化中的行星喷射应该是常见的，并且支持了大量流氓行星在星际空间中自由漂浮的证据。这可能超过了星星的数量，”作者写道，并指出这一说法是有争议的。
那么这一切意味着什么呢？
研究人员开发了太阳系相空间的捕获截面，然后计算了太阳系附近有多少颗流氓行星。
在我们的太阳附近，以太阳为中心，半径为 6 秒差距，有 131 颗恒星和褐矮星。天文学家知道，其中至少有几颗行星拥有行星，而且所有这些行星很可能都拥有我们尚未探测到的行星。
每百万年，大约有两个我们的恒星邻居来到距地球几光年的范围内。 “然而，预计有六颗恒星将在未来 5 万年内近距离掠过，”作者写道。
奥尔特云的外边界距离大约 1.5 光年，因此其中一些恒星的相遇很容易将物体从云中移出，并将它们送向内太阳系。这种情况已经发生过很多次了，因为云很可能是长周期彗星的来源。
研究人员发现了太阳系相空间中的开口，可以让其中一些天体、ISO或流氓行星达到永久的弱捕获。
它们是太阳的开口希尔球，太阳引力是捕获卫星的主要引力的区域。这些开口在银心方向或相反方向距太阳 3.81 光年。
作者表示：“通过这些开口，可以将星际物体永久弱捕获到太阳系中。” “它们会在山丘的球体内混乱地移动，以无限多个周期的任意长时间永久捕获太阳。”
这些物体永远不会与太阳相撞，并且可以被永久捕获。他们总结道：“一颗流氓行星可能会扰乱可能被探测到的行星的轨道。”
我们仍处于了解 ISO 和流氓行星的早期阶段。我们知道它们就在那里，但我们不知道它们有多少，也不知道它们在哪里。维拉鲁宾天文台可能会让我们对这群天体大开眼界。它甚至可能显示它们如何聚集在某些区域并避开其他区域。
根据这项工作，如果它们靠近太阳山球体的任何开口，我们可能会有一位访客决定留下来。
