Астрофизики рассказали, как наше Солнце может «брать в плен» чужие планеты

В 2017 году Оумуамуа промчался сквозь просторы нашей Солнечной системы, став первым официально признанным межзвездным объектом (МЗО). А спустя всего пару лет, в 2019-м, этот путь повторила комета 2l/Борисова. Таким образом, эти два небесных тела — единственные точно подтвержденные объекты, прибывшие к нам от других звезд.


Но за многомиллиардную историю Солнечной системы в гостях у нас, безусловно, побывало большое количество МЗО и в будущем побывает еще больше. Во всяком случае, обсерватория Веры Рубин с огромным широкоугольным телескопом-рефлектором, который заработает в сентябре 2025 года, несомненно, обнаружит еще много подобных объектов.

Два вида точек захвата

Поэтому возникает вопрос: может ли Солнце захватить МЗО или планету-изгоя, точно так же как Юпитер или Сатурн ловили себе спутников? И что бы произошло в таком случае с нашей спокойной Солнечной системой?



Этими и другими интересными проблемами занялись математик Эдвард Белбруно (университет Иешива, Нью-Йорк) и астроном Джеймс Грин (бывший сотрудник NASA, сейчас главный научный сотрудник отдела космической физики университета Айовы). Ученые опубликовали статью под названием «Постоянный захват космических объектов Солнечной системой» в научном журнале Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy.

По словам исследователей, ответы на волнующие их вопросы нашлись в фазовом пространстве.

Представьте себе карту, на которой отмечены все возможные пути, которыми могут двигаться объекты в нашей Солнечной системе. Эта карта называется фазовым пространством. Она показывает, где находится каждый объект (например, планета или астероид) и куда он движется. Кроме того, эта карта учитывает скорость и направление движения каждого объекта.

Теперь представим, что на карте есть особые места, называемые точками захвата. Когда объект проходит через одну из таких точек, он может попасть под влияние силы тяжести Солнца и стать частью нашей звездной системы. Есть два вида таких точек.

Слабые точки захвата — это места, где объект может ненадолго задержаться на орбите вокруг Солнца, а затем уйти дальше. Такие точки обычно находятся на границах влияния других крупных объектов, вроде планет.

Постоянные точки захвата — это места, где объект может надолго остаться на орбите вокруг Солнца. Эти точки обеспечивают стабильность орбиты на очень долгое время.

Фазовое пространство помогает ученым понять, какие объекты могут войти в нашу Солнечную систему и как они будут двигаться внутри нее. Это сложный инструмент, основанный на математике и физике, позволяющий предсказывать поведение космических объектов.

Слабо, но постоянно

По словам автором исследования, на практике захват происходит следующим образом. Небольшой объект, например, астероид, летит через космос и случайно попадает под влияние гравитации Солнца. Это тело начинает двигаться вокруг нашей звезды, словно попало в своеобразную ловушку.



Но дело в том, что пленник не просто крутится вокруг Солнца, как планеты, а вынужден вращаться, потому что ему не хватает энергии улететь обратно в открытый космос. При этом такой объект никогда не столкнется с Солнцем и будет продолжать кружить вокруг него бесконечно долго.

Но в действительности траектория движения такого небесного тела еще сложнее. На нее влияет не только Солнце, но и другие силы, такие как притяжение всей нашей Галактики. Эти дополнительные силы делают путь объекта очень сложным. Он никогда не выйдет на стабильную орбиту, но и не сможет покинуть Солнечную систему.

Таким образом, объект оказывается в таком состоянии, где вечно колеблется между двумя крайностями: не уходит далеко, но и не приближается слишком близко к Солнцу. Этот процесс называется постоянным слабым захватом.

Окна для изгоев

Кроме того, существуют планеты-изгои, которые не вращаются вокруг звезд, а свободно дрейфуют в космосе. Как правило, эти объекты были выброшены из родных солнечных систем под воздействием гравитации других светил или более крупных планет. Исследования показывают, что таких изгоев может быть больше, чем самих звезд.

Белбруно и Грин подсчитали примерное количество таких планет, способных появиться вблизи нашей Солнечной системы. В пределах шести парсек (парсек равен 3,26 светового года) от Солнца находится 131 звезда. Некоторые светила имеют свои планеты, но многие из них (планет) еще не обнаружены.



Раз в миллион лет несколько звезд проходят рядом с Землей. За следующие 50 тысяч лет шесть звезд пролетят достаточно близко, чтобы повлиять на нашу Солнечную систему. Эти сближения могут выбивать объекты из Облака Оорта — облака ледяных тел за пределами орбиты Плутона, которое считается источником некоторых комет. Так у нас появятся новые кометы.

Что касается изгоев, то исследователи нашли особые места в Солнечной системе. Это своеобразные окна, через которые планеты-изгои могут оказаться внутри зоны влияния Солнца и стать частью нашей звездной системы.

Когда планета-изгой попадает в одно из таких окон, она начинает хаотично двигаться вокруг Солнца, пока не закрепится на постоянной орбите. Этот процесс может занять огромное количество времени, и планета никогда не приблизится к Солнцу настолько, чтобы столкнуться с ним.

Такие пришельцы способны влиять на орбиты других планет, и астрономы смогут заметить эти изменения. Сейчас мы мало знаем об этих объектах, но новые телескопы, такие как обсерватория Веры Рубин, помогут лучше изучить их. Возможно, благодаря этим исследованиям мы узнаем больше о том, как планеты-изгои распределяются в космосе и как они могут попадать в другие звездные системы.