Indfangning af fremmede kometer:Simulerer slyngellegemer på deres rejse gennem solsystemet

Der burde gemme sig interstellare kometer i vores solsystem efter at have foretaget en rejse på mange lysår. Måske har vi allerede set en, men troede, at det var en "normal" komet dannet i solsystemet, ifølge Tom Hands, astrofysiker ved universitetet i Zürich og medlem af NCCR PlanetS.

Kometer har fascineret menneskeheden i århundreder. Hvor kommer disse eksotiske genstande fra? Ifølge den mest populære teori foreslået af den hollandske astronom Jan Oort, i en meget tidlig fase af solsystemets dannelse, de gigantiske planeter spredte objekter ud i de ydre områder langt væk fra solen. der, de iskolde sten og støvpartikler dannede en slags sky. Passerende stjerner kan sprede disse objekter tilbage i det indre solsystem, hvor vi observerer dem som kometer. Kommer fra Oort-skyen, disse langtidskometer har ofte brug for mere end 200 år til et kredsløb om solen.

"Vi præsenterer en anden potentiel oprindelse for sådanne kometer, " siger Tom Hands, postdoc ved Institute for Computational Science ved University of Zürich:"De [kunne være] blevet fanget ud af det interstellare rum i den relativt nylige fortid."

To interstellare besøgende skabte overskrifter i de seneste år. I 2017 den første sådan genstand blev opdaget, et asteroidelignende legeme ved navn 'Oumuamua. I august 2019 fandt amatørastronomen Gennady Borisov en komet, der kom fra det interstellare rum og vil forlade solsystemet igen. 'Oumuamua og kometen Borisov er begge rester af planetdannelse i andre solsystemer, på samme måde menes vores kometer og asteroider at være resterne af planetdannelsen i vores solsystem.

Simulering af 400 millioner objekter

I kølvandet på opdagelsen af ​​de to første interstellare objekter, Tom Hands og Walter Dehnen fra universitetet i München, Tyskland, brugt computersimuleringer til at studere, hvordan interstellare objekter kunne fanges af vores solsystem. "Disse blindpassagerer dannes omkring fjerne stjerner, før de slynges mod os, foretager en rejse på mange lysår, før de møder Jupiter og bliver fanget ind i solsystemet, " forklarer Hands. "Vi simulerede 400 millioner sådanne kroppe, da de nærmede sig solen og Jupiter." Forskerne brugte realistiske hastigheder for disse objekter baseret på data fra GAIA-missionen, og studerede, hvordan de interagerer med Jupiter på deres rejse gennem solsystemet.

Dette arbejde blev udført på VESTA-klyngen ved universitetet i Zürich. "Vi brugte en avanceret kode, som kører på grafikbehandlingsenheder i stedet for traditionelle computerprocessorer for at sætte os i stand til at simulere et så stort antal objekter på kort tid, " forklarer Hands. "Simuleringerne tog to dage i alt ved at bruge omkring 70 grafikkort. [Det ville have taget] omkring 140 dage, hvis vi kun havde brugt et kort og meget, meget længere, hvis vi havde brugt en normal stationær computerprocessor."

Resultaterne af simuleringerne nu offentliggjort i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society ( MNRAS ) afslører, at i et lille mindretal af tilfælde, objekternes baner ændres nok af Jupiter til, at de bliver bundet til solsystemet. "Selvom sandsynligheden for fangst er lille, der kan være alt fra et par hundrede til hundredtusindvis af disse fremmede kometer, der kredser om solen, " siger astrofysikeren.

Fangede objekter er typisk på baner meget lig dem for langtidskometer, som menneskeheden har observeret i århundreder, tyder på, at de gemmer sig i almindeligt syn. "Hvis vi kunne identificere en, vi ville have en reel mulighed for at studere sammensætningen af ​​materiale dannet i andre solsystemer i detaljer, " siger Hands.

ESA har for nylig udvalgt en mission kaldet Comet Interceptor designet til at flyve forbi en lang periode eller interstellar komet. Universitetet i Bern vil levere kamerasystemet og massespektrometeret til denne mission, og vil søge efter forskelle mellem disse objekter og de kometer, der vides at have deres oprindelse i vores solsystem.

I et tidligere papir udgivet i maj 2019, Hænder og kolleger undersøgte, hvordan tætte vekselvirkninger mellem stjerner i deres fødselshobe påvirker kometerne og asteroiderne, der dannes omkring hver stjerne. De fandt ud af, at objekter kan blive befriet og efterlades "frit svævende" i galaksen, eller alternativt "stjålet" af andre stjerner. Dette fik dem til at antyde, at Oort-skyen kan være befolket delvist af objekter, der blev dannet omkring andre stjerner, men derefter fanget af solen i sin fødselsklynge for milliarder af år siden. Denne seneste undersøgelse undersøger fangsten af ​​fritsvævende asteroider og kometer, som kan være blevet befriet fra deres moderstjerne ved den mekanisme, der blev demonstreret i den tidligere undersøgelse.