Cuando Oumuamua atravesó nuestro Sistema Solar en 2017, fue el primer Objeto Interestelar (ISO) confirmado en hacerlo.
Luego, en 2019, el cometa 2l/Borisov hizo lo mismo. Estos son los dos únicos ISO confirmados que visitarán nuestro Sistema Solar.
Se deben haber visitado muchas más ISO a lo largo de la larga historia de nuestro Sistema Solar, y muchas más lo harán en el futuro. Obviamente hay más objetos de este tipo por ahí, y se espera que el próximo Observatorio Vera Rubin descubra muchos más.
Es posible que el Sol pueda capturar un ISO o un planeta rebelde de la misma manera que algunos de los planetas han capturado lunas.
Todo se reduce al espacio de fases.
¿Qué pasaría con nuestro maduro y tranquilo Sistema Solar si de repente ganara otro miembro? Eso dependería de la masa del objeto y de la eventual órbita en la que se encontrara.
Es un experimento mental interesante; Si bien Borisov y Oumuamua eran objetos más pequeños, un planeta rebelde más masivo que se uniera a nuestro Sistema Solar podría generar un caos orbital. Potencialmente podría alterar el curso de la vida en la Tierra, aunque eso es muy improbable.
¿Qué tan probable es este escenario? Una nueva nota de investigación en Mecánica celeste y astronomía dinámica describe cómo nuestro Sistema Solar podría capturar un ISO. Se titula “Captura permanente en el Sistema Solar,” y los autores son Edward Belbruno del Departamento de Ciencias Matemáticas de la Universidad Yeshiva, y James Green, ex miembro de la NASA y ahora de Space Science Endeavours.
El espacio de fases es una representación matemática que describe el estado de un sistema dinámico como nuestro Sistema Solar. El espacio de fases utiliza coordenadas que representan tanto la posición como el impulso.
Es como un espacio multidimensional que contiene todas las configuraciones orbitales posibles alrededor del Sol. El espacio de fase captura el estado de un sistema dinámico mediante el seguimiento de las características de posición y momento. El espacio de fases de nuestro Sistema Solar tiene puntos de captura donde un ISO puede encontrarse gravitacionalmente unido al Sol.
El espacio de fases es complejo y se basa en Mecánica hamiltoniana. Cosas como la excentricidad orbital, el semieje mayor y la inclinación orbital se alimentan de él. El espacio de fases se entiende mejor como un paisaje multidimensional.
El espacio de fases de nuestro Sistema Solar incluye dos tipos de puntos de captura: débiles y permanentes.
Los puntos de captura débiles son regiones del espacio donde un objeto puede ser arrastrado temporalmente a una órbita semiestable. Estos puntos suelen ser donde se encuentran los bordes exteriores de los límites gravitacionales de los objetos. Se parecen más a empujones gravitacionales que a una adopción orbital.
Los puntos de captura permanente son regiones en el espacio donde un objeto puede ser capturado permanentemente en una órbita estable. El momento angular y la energía de un objeto son una configuración exacta que le permite mantener una órbita. En los sistemas planetarios, estos puntos de captura permanentes son configuraciones orbitales estables que persisten durante períodos de tiempo extremadamente largos.
El espacio de fases de nuestro Sistema Solar es extremadamente complejo e involucra muchos cuerpos en movimiento y sus coordenadas cambiantes. Los cambios sutiles en las coordenadas del espacio de fase pueden permitir que los objetos pasen entre estados de captura permanente y estados de captura débiles. Del mismo modo, diferencias sutiles en los ISO o en los planetas rebeldes pueden llevarlos a estos puntos.
En sus notas de investigación, los autores describen la captura permanente de un ISO de esta manera: “La captura permanente de un cuerpo pequeño, P, alrededor del Sol, S, desde el espacio interestelar ocurre cuando P nunca puede escapar de regreso al espacio interestelar y permanece capturado”. dentro del Sistema Solar durante todo el tiempo futuro, moviéndose sin colisión con el Sol.”
Los puristas notarán que nada puede ser igual en el futuro, pero el punto sigue vigente.
Otros investigadores han profundizado en este escenario, pero este trabajo va un paso más allá. “Además de ser capturado permanentemente, P también es capturado débilmente”, escriben.
Gira en torno al notoriamente difícil de resolver. problema de tres cuerpos. También a diferencia de investigaciones anteriores, que utilizan Júpiter Como tercer cuerpo, este trabajo utiliza la fuerza de marea de la galaxia como tercer cuerpo, junto con P y S.
“Esta fuerza de marea tiene un efecto apreciable en la estructura del espacio de fase para el rango de velocidad y la distancia al Sol que estamos considerando”, explican en su artículo.
El artículo se centra en la naturaleza teórica del espacio de fase y la captura ISO. Estudia “las propiedades dinámicas y topológicas de un tipo especial de captura permanente, llamada captura débil permanente, que ocurre durante un tiempo infinito”.
Un objeto en captura débil permanente nunca escapará, pero nunca alcanzará una órbita consistente y estable. Se acerca asintóticamente al conjunto de captura sin chocar con la estrella.
No hay mucho debate sobre la probabilidad de que existan planetas rebeldes en grandes cantidades. Las estrellas se forman en grupos que eventualmente se dispersan en un área más amplia. Dado que las estrellas albergan planetas, algunos de estos planetas se dispersarán a través de interacciones gravitacionales antes de que las estrellas connatales se separen entre sí.
“La arquitectura final de cualquier sistema solar estará determinada por la dispersión planeta-planeta, además de los sobrevuelos estelares de los sistemas estelares adyacentes en formación, ya que los encuentros cercanos pueden sacar planetas y cuerpos pequeños del sistema, creando lo que se llaman planetas rebeldes”, afirma el informe. explican los autores.
“Cuando se toman en conjunto, la eyección de planetas a partir de la dispersión temprana de planetas y encuentros estelares y en la evolución posterior de un sistema solar multiplanetario debería ser común y respalda la evidencia de una gran cantidad de planetas rebeldes que flotan libremente en el espacio interestelar. que quizás superen el número de estrellas”, escriben los autores, señalando que esa afirmación es controvertida.
Entonces, ¿a qué se suma todo esto?
Los investigadores desarrollaron una sección transversal de captura para el espacio de fase del Sistema Solar y luego calcularon cuántos planetas rebeldes hay en las cercanías de nuestro Sistema Solar.
En nuestra vecindad solar, que se extiende en un radio de seis pársecs alrededor del Sol, hay 131 estrellas y enanas marrones. Los astrónomos saben que al menos varios de ellos albergan planetas, y es muy posible que todos alberguen planetas que aún no hemos detectado.
Cada millón de años, aproximadamente dos de nuestros vecinos estelares se encuentran a unos pocos años luz de la Tierra. “Sin embargo, se espera que en los próximos 50.000 años pasen cerca de seis estrellas”, escriben los autores.
El límite exterior de la Nube de Oort está a aproximadamente 1,5 años luz de distancia, por lo que algunos de estos encuentros estelares podrían desalojar fácilmente objetos de la nube y enviarlos hacia el Sistema Solar interior. Esto ya ha sucedido muchas veces, ya que es probable que la nube sea la fuente de cometas de período largo.
Los investigadores identificaron aberturas en el espacio de fase del Sistema Solar que podrían permitir que algunos de estos objetos, o ISO o planetas rebeldes, alcancen una captura débil permanente.
Son aberturas en el sol. Esfera de colinauna región donde la gravedad del Sol es la fuerza gravitacional dominante para capturar satélites. Estas aberturas se encuentran a 3,81 años luz de distancia del Sol en dirección al centro galáctico o en dirección opuesta a él.
“A través de estas aberturas es posible una captura débil y permanente de objetos interestelares en el Sistema Solar”, afirman los autores. “Se moverían caóticamente dentro de la esfera de Hill hasta alcanzar una captura permanente alrededor del Sol, lo que llevaría un tiempo arbitrariamente largo de infinitos ciclos”.
Estos objetos nunca colisionarían con el Sol y podrían ser capturados de forma permanente. “Un planeta rebelde podría perturbar las órbitas de los planetas que podrían ser detectados”, concluyen.
Todavía estamos en los primeros días de la comprensión de los ISO y los planetas rebeldes. Sabemos que están ahí fuera, pero no sabemos cuántos ni dónde están. El Observatorio Vera Rubin podría abrirnos los ojos a esta población de objetos. Incluso puede mostrar cómo se agrupan en algunas regiones y evitan otras.
Según este trabajo, si están cerca de alguna de las aberturas en la esfera de la Colina del Sol, podríamos tener algún visitante que decida quedarse.
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Lea el artículo original.