По мнению учёных, почти все астероиды и другие космически тела, пролетающие мимо Земли, родом из нашей Солнечной системы. Некоторые из подобных объектов совершают постоянные вращения, тогда как другие попали к нам из пояса Койпера. Речь идёт об обширной области в Солнечной системе, расположенной за орбитой Нептуна. Он представляет собой кольцо, состоящее из миллиардов ледяных тел, астероидов и карликовых планет. Эта зона начинается примерно на расстоянии 30 астрономических единиц (АЕ) от Солнца (1 АЕ равна среднему расстоянию от Земли до Солнца) и простирается до 55 АЕ. Пояс Койпера можно считать большим складом древних объектов, которые остались неизменными с момента формирования Солнечной системы и находятся в таком виде уже 4.6 миллиарда лет. Среди известных тел этого пояса значатся карликовые планеты Плутон, Эрида, Хаумеа и Макемаке, а также множество комет и ледяных объектов.
И всё же, иногда нас посещают гости, природа которых вызывает у учёных повышенный интерес. В 2017 году астрономы впервые зафиксировали межзвёздного гостя, пересёкшего нашу Солнечную систему. Этот загадочный объект, названный Оумуамуа, вызвал массу вопросов о своём происхождении и природе. Спустя два года, в 2019-м, комета 2I/Борисов подтвердила, что межзвёздные объекты не такая уж редкость. Эти два небесных странника доказывают, что космические гости посещали нашу систему на протяжении миллиардов лет и продолжат делать это в будущем. И вот здесь возникает любопытный вопрос, найти ответ на который не так просто. Представьте, что будет, если один из таких межзвёздных путешественников задержится в нашей Солнечной системе надолго? Возможно ли, что Солнце сможет захватить нечто действительно большое? Например, целую блуждающую планету? И если да, то что это принесёт нашей Солнечной системе?
В новой работе, опубликованной на страницах Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, учёные попытались разобраться, как именно межзвёздный объект может стать постоянным обитателем нашей системы. Исследование фокусируется на концепции фазового пространства, представляющей собой сложную математическую модель, описывающую все возможные состояния и орбитальные конфигурации в системе Солнца. Принято считать, что в фазовом пространстве есть две ключевые зоны, где возможно гравитационное «захватывание» объектов. Это могут быть так называемые слабые точки захвата, а также постоянные точки захвата. Первые представляют собой временные области, где объект оказывается под влиянием гравитации Солнца, но в итоге может снова вырваться в межзвёздное пространство. Это скорее космический «толчок», чем настоящее задержание. Вторые – это стабильные зоны, где объект остаётся привязанным к Солнцу на долгие миллионы или даже миллиарды лет. Особое внимание исследователи уделили так называемому «постоянному слабому захвату». Это состояние, при котором объект никогда не возвращается в межзвёздное пространство, но и не становится частью устойчивой орбиты. Он бесконечно дрейфует внутри сферы гравитационного влияния Солнца, избегая столкновений и не находя стабильности.
Предположим, что в какой-то момент к нашей звезде приблизится планета, появление которой перевернёт все принципы работы солнечной гравитации с ног на голову. Исследователи полагают, что гравитация нового массивного объекта может вызвать орбитальный хаос. Планеты начнут менять свои траектории, что способно серьёзно повлиять на климат, стабильность орбит и даже жизнь на Земле. Хотя такой сценарий кажется маловероятным, он не исключён. Его вероятность зависит от массы объекта, его начальной скорости и положения в фазовом пространстве. Напомним, блуждающие планеты – это своего рода космические изгнанники, выброшенные за пределы своих звёздных систем по самым различным причинам. Такие планеты чаще всего формируются в молодых звёздных системах, где хаотичные гравитационные взаимодействия могут выбросить их в межзвёздное пространство. Учёные предполагают, что таких планет больше, чем звёзд, а их число может исчисляться сотнями миллиардов. Если такая планета окажется поблизости от Солнечной системы, она может попасть в гравитационное поле нашей звезды через «отверстия» в сфере Холма (область, где притяжение Солнца становится доминирующим).
Следует помнить, что Солнечная система не изолирована. В радиусе шести парсеков от Солнца находится 131 звезда и коричневый карлик, многие из которых имеют собственные планеты. Один раз в миллион лет две из звёзд проходят на расстоянии нескольких световых лет от нас. Судя по расчётам, ближайшее сближение произойдёт уже в течение 50 000 лет. Для космических часов – это очень мало, а в такие моменты шансы на поглощение блуждающих планет особенно велики. При этом такие космические встречи могут вытеснять объекты из Облака Оорта. Здесь находится огромное количество ледяных тел выступающих в качестве постоянного источника новых комет. Считается, что благодаря гравитационному контакту с другими звёздами, может наблюдаться не только выброс тел из Облака Оорта вглубь нашей системы, но и поглощение более крупных объектов, включая планеты. Исследователи напоминают, что совсем скоро начнёт свою работу обсерватория Веры Рубин. Центром данного объекта станет уникальный, способный фиксировать слабые сигналы от объектов в Солнечной системе и за её пределами. Обсерватория поможет учёным раскрыть загадки блуждающих планет и межзвёздных объектов. Возможно, в ближайшие годы мы узнаем, сколько таких тел на самом деле находится в космическом пространстве, и кто станет следующим гостем нашей системы.
