被太阳系捕获的星际物体会发生什么

现在我们知道星际物体 (ISO) 会访问我们的太阳系，科学家们渴望更好地了解它们。他们怎么可能被抓?如果他们被抓了，他们会怎样?其中有多少可能在我们的太阳系中?

一组研究人员正试图寻找答案。

我们肯定知道两个 ISO：“Oumuamua 和彗星 2I/Borisov。肯定还有其他的，可能很多。但我们最近才获得了看到它们的技术。我们可能会发现更多的很快，多亏了像 Vera C. Rubin 天文台这样的新设施。

在提交给《行星科学杂志》的一篇新论文中，三位研究人员深入研究了太阳系中的 ISO 问题。论文的标题是“关于我们太阳系捕获的星际物体的命运”。第一作者是密歇根大学物理系的 Kevin Napier。

就目前情况而言，没有可靠的方法来识别单个捕获的对象。如果天文学家能够在被捕获的过程中捕获 ISO，那就太好了。但是太阳系非常复杂，这使得识别 ISO 变得困难。“考虑到外太阳系复杂的动力结构，确定一个物体是否来自星际并不容易，”作者写道。

没有太多机会研究“Oumuamua 或 Borisov。它们被确定为 ISO 的双曲线超速。这意味着一个物体有正确的轨迹和足够高的速度来摆脱中心物体的引力。在这种情况下，中心物体当然是太阳。

那么，可以捕获 ISO 吗?很有可能。“严格研究这个问题的第一步是计算星际物体的捕获截面作为双曲线超速的函数……”作者写道。

但这只是第一步，据作者说。“虽然横截面是计算太阳系中外星岩石质量的第一步，但我们还需要知道捕获物体的寿命。” 研究人员使用模拟计算了物体的寿命，试图了解它们在我们的太阳系中随着时间的推移会发生什么，然后得出当前捕获的 ISO 清单。

研究人员确定了三个总体趋势：

为了生存超过几百万年，捕获的物体必须以某种方式将它们的中心提升到木星附近。(在这种情况下，生存意味着与太阳系保持联系。)

高倾斜轨道上的物体往往比平面轨道上的物体存活时间更长。

没有物体获得永久的跨海王星状态(即 q=30 AU。)

在第一种情况下，如果 ISO 不能将其中心提升到木星之外，它可能会被拉入气态巨行星并被摧毁。在第二种情况下，高度倾斜轨道上的物体不太可能遇到行星，因为它们大部分时间都在太阳系的平面之外。平面轨道上的物体更有可能遇到行星并受到干扰并被送回星际空间。在第三种情况下，ISO 很难获得永久的跨海王星地位，因为这需要一系列非常不可能的事件。

模拟有一些局限性，作者对此进行了解释。它们只计算了太阳系的四颗最大行星和太阳。较小的天体要么质量不大，无法产生太大影响，要么它们会产生的影响在太阳下显得相形见绌。他们还忽略了排气、来自太阳的辐射压力或来自行星大气层的阻力，这无论如何都极为罕见，并且不太可能影响结果。他们解释说：“这些近似值中的每一个都相当适度，因此包括它们对我们的结论几乎没有什么影响。”

总体而言，模拟表明，随着时间的推移，大多数捕获的物体都会从太阳系中弹出。不过，这需要一段时间。那是因为大多数 ISO 只会简单地通过系统，而被捕获到某种不稳定轨道的那些会在被弹出之前经过许多轨道，在这项工作中为 30。这是因为捕获的物体通常具有 1000 天文单位的半长轴，轨道周期约为 30,000 年。因此，任何捕获的 ISO 至少需要一百万年才能弹出。

研究人员还计算了当前可能存在于我们太阳系中的捕获 ISO 的数量。他们指出，有两个不同的时间段可以捕获感兴趣的对象。第一个是在太阳系的早期，当时太阳仍处于它的诞生星团中，可以捕捉到来自该星团内的物体。第二个是当太阳驻留在场上时。

在他们的模拟中，三位科学家使用了 276,691 个合成捕获的星际物体。其中，只有 13 个存活了 5 亿年，只有三个物体存活了 10 亿年。但是这些结果带有详细的警告，最好在论文中解释。

作者指出，他们的模拟可能有助于理解泛精子症。如果生命所必需的化学物质，甚至生命本身，可以以某种方式在太阳系之间传播，那么 ISO 可能会发挥作用。也许是最突出的角色。

他们还提到了第九行星的情景。这篇论文的作者之一康斯坦丁·巴蒂金和迈克尔·E·布朗假设了一个所谓的第九行星。第九行星假说指出，另一颗质量约为地球 5 到 10 倍的行星在一条宽轨道上，其半长轴为 400 到 800 个天文单位。第九行星如果存在，将需要 10,000 到 20,000 年的时间才能绕太阳运行一周。

根据这篇论文，当包含在模拟中时，第九行星“……产生了在模拟中没有出现的丰富动态，只包括四颗已知的巨行星。”

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