Oumuamua (L) y el cometa 2I / Borisov (R) son los únicos dos ISO que conocemos con certeza. Crédito:ESO / M. Kornmesser, nagualdesign
Ahora que sabemos que los objetos interestelares (ISO) visitan nuestro sistema solar, los científicos están ansiosos por comprenderlos mejor. ¿Cómo podrían ser capturados? Si son capturados, ¿Qué pasa con ellos? ¿Cuántos de ellos podrían estar en nuestro sistema solar?
Un equipo de investigadores está tratando de encontrar respuestas.
Sabemos de dos ISO con certeza:"Oumuamua y el cometa 2I / Borisov. Debe haber habido otros, probablemente muchos de ellos. Pero solo recientemente obtuvimos la tecnología para verlos. Probablemente descubramos muchos más pronto, gracias a nuevas instalaciones como el Observatorio Vera C. Rubin.
En un nuevo trabajo enviado a La Revista de Ciencias Planetarias , un trío de investigadores ha investigado la cuestión de los ISO en nuestro Sistema Solar. El título del artículo es "Sobre el destino de los objetos interestelares capturados por nuestro sistema solar". El primer autor es Kevin Napier del Departamento de Física de la Universidad de Michigan.
Como están las cosas ahora no existe una forma confiable de identificar los objetos capturados individuales. Si los astrónomos pudieran captar un ISO en el proceso de captura, eso seria genial. Pero el sistema solar es terriblemente complejo, y eso dificulta la identificación de ISO. "Dada la compleja arquitectura dinámica del sistema solar exterior, No es sencillo determinar si un objeto es de origen interestelar, "escriben los autores.
Esta figura del estudio muestra algunos resultados de simulación. Cada línea azul es un ISO individual. La parte superior representa la distancia del pericentro osculante en AU. La parte inferior muestra la inclinación en grados. En sus simulaciones, los objetos individuales no se vuelven distinguibles hasta después de unos 100 millones de años. Cuando termina una línea azul, que ISO ha abandonado el sistema solar. Crédito:Napier et al 2021
No hubo muchas oportunidades para estudiar "Oumuamua o Borisov. Fueron identificados como ISO por su exceso de velocidad hiperbólica. Eso significa que un objeto tiene la trayectoria correcta y una velocidad lo suficientemente alta como para escapar de la gravedad de un objeto central. En este caso, el objeto central es, por supuesto, el sol.
Entonces, ¿Se pueden capturar los ISO? Muy probable. "El primer paso para investigar rigurosamente esta cuestión es calcular una sección transversal de captura para objetos interestelares en función del exceso de velocidad hiperbólica ..." escriben los autores.
Pero ese es solo el primer paso según los autores. "Aunque la sección transversal proporciona el primer paso para calcular la masa de rocas extrañas que residen en nuestro sistema solar, también necesitamos saber la vida útil de los objetos capturados ". Los investigadores calcularon la vida útil de los objetos mediante simulaciones, traté de entender qué les sucede a lo largo del tiempo en nuestro sistema solar, y luego elaboró un inventario actual de ISO capturados.
Los investigadores identificaron tres tendencias generales:
Esta figura del estudio muestra la fracción superviviente de ISO capturados a lo largo del tiempo. Los puntos negros representan los datos de la simulación, y la línea azul es la que mejor se ajusta a la ecuación. Se necesitan al menos alrededor de 1 millón de años antes de que se produzcan suficientes órbitas para que se expulse un ISO. Crédito:Napier et al 2021
En el primer caso, si un ISO no puede elevar su pericentro más allá de Júpiter, probablemente será arrastrado hacia el gigante gaseoso y destruido. En el segundo caso, los objetos en órbitas muy inclinadas tienen menos probabilidades de encontrar un planeta porque la mayoría de las veces están fuera del plano del sistema solar. Es más probable que los objetos en órbitas planas se encuentren con un planeta y sean perturbados y enviados de regreso al espacio interestelar. En el tercer caso, Es difícil para una ISO alcanzar el estatus transneptuniano permanente porque requeriría una cadena de eventos muy poco probable.
Las simulaciones tienen algunas limitaciones, que explican los autores. Solo han contabilizado los cuatro planetas más grandes del sistema solar y el sol. Los cuerpos más pequeños no son masivos para tener mucho efecto, o el efecto que tendrían se ve empequeñecido por el sol. También ignoran la liberación de gases, presión de radiación del sol, o arrastre de atmósferas planetarias, que sería extremadamente raro de todos modos, y no es probable que afecte a los resultados. "Cada una de estas aproximaciones es bastante modesta, de modo que incluirlos supondría una diferencia relativamente pequeña en nuestras conclusiones, "explican.
En general, la simulación muestra que con el tiempo la mayoría de los cuerpos capturados serían expulsados del sistema solar. Se tarda un poco, aunque. Eso es porque la mayoría de los ISO simplemente pasarían por el sistema, y los que fueron capturados en una órbita inestable de algún tipo pasarían por muchas órbitas, 30 en este trabajo, antes de ser expulsado. Esto se debe a que los objetos capturados suelen tener ejes semi-principales de 1000 AU con períodos orbitales de aproximadamente 30, 000 años. So it takes at least one million years before any captured ISOs could be ejected.
The researchers also calculated the populations of captured ISOs that might be in our solar system currently. They point out that there are two distinct time periods when objects can be captured that are of interest. The first is in the early days of the solar system when the sun is still in its birth cluster of stars, and objects from within that cluster could be captured. The second is when the sun resides in the field.
In their simulations, the trio of scientists used 276, 691 synthetic captured interstellar objects. Of those, only 13 survived for 500 million years, and only three objects survived for one billion years. But these results come with detailed caveats that are best explained in the paper itself.
The authors point out that their simulations might be useful in understanding panspermia. If the chemicals necessary for life, or even life itself, can somehow travel between solar systems, the ISOs likely play a role. Maybe the most prominent role.
They also mention the Planet Nine scenario. One of the authors of this paper, Konstantin Batygin, along with Michael E. Brown, hypothesized a so-called Planet Nine. The Planet Nine hypothesis states that another planet about five to 10 times the mass of Earth is in a wide orbit with a semi-major axis of 400 to 800 AUs. Planet Nine, si existiera, would take between 10, 000 and 20, 000 years to complete one orbit around the sun.
According to this paper, when included in the simulations, Planet Nine "…yielded rich dynamics that did not appear in the simulations including only the four known giant planets."
