Naslovnica SCI-TECH Šta se dešava sa međuzvjezdanim objektima koje je snimio Sunčev sistem?

Šta se dešava sa međuzvjezdanim objektima koje je snimio Sunčev sistem?

70
0

Sada kada znamo da međuzvjezdani objekti (ISO) posjećuju naš Sunčev sistem, naučnici žele da ih bolje razumiju. Kako su mogli biti zarobljeni? Ako su uhvaćeni, šta će se s njima dogoditi? Koliko bi ih moglo biti u našem Sunčevom sistemu?

Jedan tim istraživača pokušava pronaći odgovore.

Sigurno znamo za dva ISO -a: ‘Oumuamua i kometa 2I/Borisov. Mora da je bilo drugih, vjerovatno mnogo njih. Ali tek smo nedavno stekli tehnologiju da bismo ih vidjeli. Vjerojatno ćemo uskoro otkriti još mnogo njih, zahvaljujući novim objektima poput opservatorija Vera C. Rubin.

U novom članku koji je dostavljen The Planetary Science Journal, trio istraživača bavilo se pitanjem ISO u našem Sunčevom sistemu. Naslov rada je „O sudbini međuzvjezdanih objekata koje je snimio naš Sunčev sistem“. Prvi autor je Kevin Napier sa odsjeka za fiziku na Univerzitetu u Michiganu.

Kako sada stvari stoje, ne postoji pouzdan način za identifikaciju pojedinačnih zarobljenih objekata. Kad bi astronomi uspjeli uhvatiti ISO u procesu snimanja, to bi bilo sjajno. No, Sunčev sistem je strašno složen i zbog toga je teško identificirati ISO -ove. “S obzirom na složenu dinamičku arhitekturu vanjskog Sunčevog sistema, nije jednostavno utvrditi je li objekt međuzvjezdanog porijekla”, pišu autori.

‘Oumuamua (L) i kometa 2I/Borisov (R) jedina su dva ISO -a za koja sigurno znamo. Zasluge za sliku: Lijevo: Autor: ESO/M. KornmesserDerivacija: nagualdesign-Derivat od http://www.eso.org/public/images/eso1737a/, skraćen (65%) i pocrvenljen i zatamnjen, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w /index.php?curid=64730303. Desno: NASA, ESA i D. Jewitt (UCLA)-https://imgsrc.hubblesite.org/hvi/uploads/image_file/image_attachment/31897/STSCI-H-p1953a-f-1106×1106.png, javno Domena, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=83146132

Nije bilo mnogo mogućnosti za proučavanje ‘Oumuamua ili Borisov. Identificirani su kao ISO -i prema hiperboličkoj prekomjernoj brzini. To znači da objekt ima pravu putanju i dovoljno veliku brzinu da izbjegne gravitaciju središnjeg objekta. U ovom slučaju, centralni objekt je, naravno, Sunce.

Dakle, mogu li se ISO snimiti? Sasvim vjerovatno. “Prvi korak u rigoroznom istraživanju ovog pitanja je izračunavanje presjeka hvatanja međuzvjezdanih objekata u funkciji hiperboličke prekomjerne brzine …”, pišu autori.

Ali to je samo prvi korak, prema autorima. “Iako poprečni presjek pruža prvi korak ka izračunavanju mase vanzemaljskih stijena koje borave u našem Sunčevom sistemu, također moramo znati vijek trajanja zarobljenih objekata.” Istraživači su izračunali vijek trajanja objekata koristeći simulacije, pokušali razumjeti šta se s njima događa s vremenom u našem Sunčevom sistemu, a zatim su došli do trenutnog popisa snimljenih ISO -ova.

Istraživači su identifikovali tri opšta trenda:

  • Da bi preživjeli više od nekoliko miliona godina, zarobljeni objekti moraju nekako podići svoje pericentere izvan Jupitera. (U ovom slučaju preživljavanje znači ostati vezan za Sunčev sistem.)
  • Objekti na visoko nagnutim orbitama opstaju duže od onih na ravninskim.
  • Nijedan objekat nije postigao trajni transneptunski status (tj q= 30 AJ.)

U prvom slučaju, ako ISO ne može podići svoj pericentar izvan Jupitera, vjerojatno će biti uvučen u plinskog giganta i uništen. U drugom slučaju, manje je vjerojatno da će objekti na visoko nagnutim orbitama naići na planet jer su većinu vremena izvan ravnine Sunčevog sistema. Objekti na planarnim orbitama će vjerojatnije naići na planet i biti uznemireni i poslati nazad u međuzvjezdani prostor. U trećem slučaju, ISO-u je teško postići stalni transneptunski status jer bi za to bio potreban vrlo malo vjerojatan lanac događaja.

Ova brojka iz studije pokazuje neke rezultate simulacije.  Svaka plava linija je pojedinačni ISO.  Vrh predstavlja udaljenost oscilirajućeg pericentra u AJ -ima.  Donji dio prikazuje nagib u stupnjevima.  U njihovim simulacijama, pojedinačni objekti se ne mogu razlikovati tek nakon otprilike 100 miliona godina.  Kada se plava linija završi, ISO je napustio Sunčev sistem.  Kredit za sliku: Napier et al 2021.
Ova brojka iz studije pokazuje neke rezultate simulacije. Svaka plava linija je pojedinačni ISO. Vrh predstavlja udaljenost oscilirajućeg pericentra u AJ -ima. Donji dio prikazuje nagib u stupnjevima. U njihovim simulacijama, pojedinačni objekti se ne mogu razlikovati tek nakon otprilike 100 miliona godina. Kada se plava linija završi, ISO je napustio Sunčev sistem. Kredit za sliku: Napier et al 2021.

Simulacije imaju neka ograničenja, koja autori objašnjavaju. Računali su samo četiri najveće planete Sunčevog sistema i Sunce. Manja tijela ili nisu masivna da bi imala veliki učinak, ili bi njihov utjecaj umanjilo Sunce. Takođe zanemaruju isparavanje, pritisak zračenja Sunca ili povlačenje iz planetarnih atmosfera, što bi ionako bilo izuzetno rijetko i vjerojatno neće utjecati na rezultate. „Svaka od ovih aproksimacija je prilično skromna, pa bi njihovo uključivanje imalo relativno malu razliku u našim zaključcima“, objašnjavaju.

Sve u svemu, simulacija pokazuje da bi vremenom većina zarobljenih tijela bila izbačena iz Sunčevog sistema. Ipak, potrebno je neko vrijeme. To je zato što bi većina ISO -ova jednostavno prošla kroz sistem, a oni koji su uhvaćeni u nestabilnu orbitu neke vrste prošli bi kroz mnoge orbite, 30 u ovom radu, prije nego što su izbačeni. To je zato što zarobljeni objekti obično imaju polu-velike osi od 1000 AJ sa orbitalnim periodima od oko 30.000 godina. Dakle, potrebno je najmanje milijun godina prije nego što se bilo koji zarobljeni ISO može izbaciti.

Ova brojka iz studije prikazuje preživjeli dio snimljenih ISO -ova tokom vremena.  Crne točke predstavljaju podatke simulacije, a plava linija najbolje odgovara jednadžbi.  Potrebno je najmanje oko 1 milijun godina prije nego što se dogodi dovoljno orbita da bi ISO bio izbačen.  Kredit za sliku: Napier et al 2021.
Ova brojka iz studije prikazuje preživjeli dio snimljenih ISO -ova tokom vremena. Crne točke predstavljaju podatke simulacije, a plava linija najbolje odgovara jednadžbi. Potrebno je najmanje oko 1 milijun godina prije nego što se dogodi dovoljno orbita da bi ISO bio izbačen. Kredit za sliku: Napier et al 2021.

Istraživači su također izračunali populaciju snimljenih ISO -ova koji bi se trenutno mogli nalaziti u našem Sunčevom sistemu. Ističu da postoje dva različita vremenska perioda u kojima se mogu snimiti objekti koji su od interesa. Prvi je u prvim danima Sunčevog sistema kada je Sunce još uvijek u svom rodnom jatu zvijezda, a objekti iz tog jata bi se mogli uhvatiti. Drugi je kada Sunce boravi u polju.

Trio naučnika je u svojim simulacijama upotrijebio 276.691 sintetičkih zarobljenih međuzvjezdanih objekata. Od njih je samo 13 preživjelo 500 miliona godina, a samo tri objekta milijardu godina. No, ovi rezultati dolaze s detaljnim upozorenjima koja su najbolje objašnjena u samom radu.

Autori ističu da bi njihove simulacije mogle biti korisne u razumijevanju panspermije. Ako kemikalije potrebne za život, pa čak i sam život, mogu na neki način putovati između solarnih sistema, ISO -ovi će vjerojatno odigrati ulogu. Možda najistaknutija uloga.

Spominju i scenario Planet Devet. Jedan od autora ovog rada, Konstantin Batygin, zajedno s Michaelom E. Brownom, postavio je hipotezu o takozvanoj Planeti devet. Hipoteza Planet Devet kaže da se druga planeta, približno 5 do 10 puta veća od mase Zemlje, nalazi u širokoj orbiti sa polu-velikom osom od 400 do 800 AJ. Planeti Devet, ako postoji, trebalo bi između 10.000 i 20.000 godina da završi jednu orbitu oko Sunca.

Prema ovom radu, kada je uključena u simulacije, Planet Devet je “… dao bogatu dinamiku koja se nije pojavila u simulacijama, uključujući samo četiri poznate džinovske planete.”

Više:

.


Izvor: www.universetoday.com


Pratite nas na Facebook-u | Twitter-u | YouTube-u

WPAP (8847)