Астрономія
Астрономія

Вчені спрогнозували появу в Сонячній системі семи міжзоряних об’єктів щорічно

Дослідники проаналізували розподіл швидкостей місцевих зірок за допомогою третього релізу даних місії Gaia, щоб вирахувати потік міжзоряних об’єктів у Сонячну систему. Виявилося, що у межах однієї астрономічної одиниці від Сонця з’являються 6,9 таких об’єктів на рік. Препринт відповідної статті доступний на сайті arXiv.org.

Художнє зображення комети Борисова. NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Художнє зображення комети Борисова. NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Якими бувають міжзоряні об’єкти?

Міжзоряні об'єкти, що проходять через Сонячну систему, можуть безпосередньо спостерігатися за допомогою земних телескопів, а у перспективі — досліджуватися на близькій відстані космічними апаратами. Це дозволить дізнатися більше про інші зоряні системи задовго до винайдення міжзоряних польотів. Крім того, динамічні сили змішують матеріали з різних частин галактики, тож ці місії дозволять безпосередньо вивчати і різні області Чумацького Шляху.

Такі об’єкти виникають протягом народження, життя та загибелі зоряних і планетарних систем, і можна очікувати, що вони поділяють галактичні швидкості структур, з яких вони походять. Будь-який міжзоряний об'єкт, що проходить крізь Сонячну систему, буде знаходитися на параболічній або гіперболічній орбіті відносно Сонця та матиме ексцентриситет орбіти більше одиниці. Крім того, різноманіття планетних систем, яке виявляється в дослідженнях екзопланет, дозволяє припустити, що міжзоряні об’єкти також матимуть відповідне різноманіття. Нещодавно астрономи відкрили перших два таких об’єкта: Оумуамуа (1I/’Oumuamua) та комету Борисова (2I/Borisov).

Яке дослідження провели вчені?

Дослідники скористалися третім релізом наборів даних місії Gaia, щоб вирахувати потік міжзоряних об’єктів у Сонячну систему та їхнє походження. Зокрема, для цього вони звернулися до виведенної у попередніх роботах класифікації: типи міжзоряних об'єктів з першого по третій походять з добре відомих структурних компонентів спіральних галактик, таких як Чумацький Шлях; четвертий тип включає об'єкти, що не прив’язані гравітаційно до нашої галактики; п’ятий тип відповідає дуже повільним об’єктам, які, скоріш за все, походять з хмари Оорта та переживають повторне входження у Сонячну систему. Дані місії Gaia дозволили виявити швидкості зірок. Для моделювання вчені вирахували оцінки концентрації частинок у таких об’єктах на основі даних Оумуамуа та розподіл швидкостей міжзоряних об’єктів. Вони також враховували таке явище як гравітаційне фокусування — Сонце своєю гравітацією відхиляє вхідні незв’язані частинки до себе, збільшуючи їхню густину і швидкість.

Що показали результати?

Моделі дозволяють спрогнозувати, що близько 6,9 міжзоряних об'єктів має щорічно проходити на відстані до 1 астрономічної одиниці від Сонця. Швидкість на нескінченності для половини таких об'єктів становитиме більше 40 кілометрів на секунду. Крім того, модель прогнозує, що близько 92% від цих об’єктів будуть походити з галактичного тонкого диска, приблизно 6% (4 об’єкта на десятиліття) прилетять з товстого диска, 1 об’єкт на десятиліття потрапить до Сонячної системи з гало галактики і максимум 3 тіла на століття будуть непов'язаними з Чумацьким Шляхом об'єктами. Такі об’єкти або потраплятимуть у нашу галактику з інших, або викидатимуться з нашої.

Таким чином, астрономи дійшли висновку, що, якщо їхня модель правильна, певна кількість міжзоряних об'єктів першого типу повинна перебувати в Сонячній системі у будь-який час. Майбутні спостереження повинні розпочати пошук найближчого регулярного потоку таких тіл. Але міжзоряні комети другого типу, такі як комета Борисова, виявляються набагато рідше — імовірно, з періодичністю у десятиліття.

Швидкість на нескінченності
Відносна швидкості об’єкта, який вирвався від сили тяжіння певного тіла, на нескінченній відстані від цього тіла