Omkring 7 interstellare objekter passerer gennem det indre solsystem hvert år, undersøgelses skøn

I den 19. oktober 2017, det første interstellare objekt nogensinde opdaget fløj forbi Jorden på vej ud af solsystemet. Mindre end to år senere, et andet objekt blev fundet, en let identificeret interstellar komet betegnet som 2I/Borisov. Udseendet af disse to objekter bekræftede tidligere teoretisk arbejde, der konkluderede, at interstellare objekter (ISO'er) regelmæssigt kommer ind i vores solsystem.

Spørgsmålet om, hvor ofte dette sker, har været genstand for betydelig forskning siden da. Ifølge en ny undersøgelse ledet af forskere fra Initiative for Interstellar Studies (i4is), omkring syv ISO'er kommer ind i vores solsystem hvert år og følger forudsigelige baner, mens de er her. Denne forskning kunne give os mulighed for at sende et rumfartøj til at mødes med et af disse objekter i den nærmeste fremtid.

Forskningen, der beskriver disse resultater, blev udført af flere forskere fra i4is, en nonprofit organisation dedikeret til realiseringen af ​​interstellar flyvning i den meget nære fremtid. De fik selskab af forskere fra Florida Institute of Technology, Harvard's Institute for Theory and Computation (ITC), University of Texas i Austin, det tekniske universitet i München, og Observatoire de Paris.

Studiet af 'Oumuamua i oktober 2017 satte gang i en revolution inden for astronomi og studiet af himmellegemer. Ikke alene var dette et objekt, der var dannet i et andet stjernesystem, men dets ankomst og opdagelse indebar en stor population af sådanne genstande. Detekteringen af ​​2I/Borisov i 2019 bekræftede, hvad mange astronomer allerede havde mistanke om - at ISO'er kommer ind i vores solsystem med jævne mellemrum.

Ud over at være fysiker med i4is (og hovedforfatter på undersøgelsen), Marshall Eubanks er chefforsker for Space Initiatives Inc. og administrerende direktør for Asteroid Initiatives LLC. Som han fortalte Universe Today via e-mail, opdagelsen af ​​"Oumuamua og 2I/Borisov er vigtig på en måde, der ikke kan undervurderes:

"[bare] ved at bevise, at de eksisterer, det har haft en dyb indvirkning, at skabe en studieretning næsten fra ingenting (et område, som finansieringsmyndighederne lige er begyndt at anerkende). Interstellare objekter giver os mulighed for at studere, og i fremtiden bogstaveligt talt røre ved, eksobodies årtier før de tidligst mulige missioner til selv de nærmeste stjerner, såsom Proxima Centauri."

Dette førte til adskillige forslag til missioner, der kunne mødes med fremtidige ISO'er, som blev set passere gennem vores system. Et sådant forslag var Project Lyra, som forskere fra i4is delte i en undersøgelse fra 2017 (med støtte fra Asteroid Initiatives LLC). Der er også ESA's Comet Interceptor-mission, som de planlægger at opsende i 2029 for at mødes med en langvarig komet.

"Vi begyndte at arbejde på potentielle missioner til interstellare objekter i 2017, lige efter opdagelsen af ​​"Oumuamua, og vi fokuserede i starten snarere på at jagte det specifikke objekt, i modsætning til Seligman og Laughlin, som fokuserede på ISO'er, der måske vil blive opdaget i fremtiden, " sagde Eubanks. "Comet Interceptor-missionen ville falde i en lignende kategori (byg-og-vent)."

I betragtning af at ISO'er blev dannet i et andet stjernesystem, muligheden for at studere dem tæt på ville give forskerne indsigt i de forhold, der er til stede der. Faktisk, undersøgelsen af ​​ISO'er er den næstbedste ting til at sende interstellare sonder til nabostjernesystemer. Selvfølgelig, enhver sådan mission indebærer en masse tekniske udfordringer, for ikke at nævne behovet for forhåndsvarsel. Som Eubanks forklarede:

"Der er to grundlæggende typer af missioner her - plan-og-vent eller start-og-vent-missioner, såsom ESA Comet Interceptor; og jagte missioner, sådan som det ville være nødvendigt for at nå 1I/"Oumuamua. Det er meget usandsynligt, at nogen jagtmissioner vil være i stand til at mødes med en tilbagegående ISO - disse vil næsten helt sikkert være begrænset til hurtige forbiflyvninger. Rendezvous-missioner, missioner for at matche hastigheder og kredse om eller lande ISO, vil have brug for forhåndsadvarsel."

Til at illustrere, da astronomer først blev opmærksomme på "Oumuamua, det var først efter, at objektet allerede havde nærmet sig solen nærmest (perihelion-passage) og havde lavet en tæt forbi Jorden. På grund af dette, observatører havde kun 11 dage til at foretage observationer, da det kom ud af solsystemet og var uden for deres instrumenters rækkevidde.

I tilfælde af 2I/Borisov, amatørastronom og teleskopmager Gennadiy Borisov fik øje på det den 30. august, 2019, cirka tre måneder før den nåede perihelium (8. december, 2019). Men for fremtidige missioner for at mødes med dem, det er bydende nødvendigt at vide så meget som muligt om, hvor ofte ISO'er ankommer, og hvor hurtigt de rejser, når de gør det.

Af hensyn til deres studie, Eubanks and his colleagues sought to place better constraints on these two variables. At gøre dette, they began by taking into account how an interstellar object's velocity is influenced by the local standard of rest (LSR) – the mean motion of stars, gas, and dust in the Milky Way in the vicinity of the sun:

"We assume that ISOs come from or are formed with stars and their planetary systems, and that after they are on their own they share the same galactic dynamics as stars do. We use the two known ISOs, 1I/"Oumuamua and 2I/Borisov, and the efficiency of past and current astronomical surveys to estimate the number of these objects in the galaxy, and stellar velocity estimates from the Gaia mission to estimate the velocity spread we should expect."

What they found was that in an average year, the solar system would be visited by up to seven ISOs that are asteroid-like. I mellemtiden objects like 2I/Borisov (comets) would be rarer, appearing around once every 10 to 20 years. They further found that many of these objects would be moving at velocities greater that of "Oumuamua—which was moving at over 26 km/s before and after picking up a boost from the sun.

Knowing these parameters will help scientists prepare for possible rendezvous missions with ISOs, something which Eubanks and his colleagues covered in more detail in a previous study—"Interstellar Now! Missions to Explore Nearby Interstellar Objects." As Universe Today reported at the time of its release, the study addressed a wider range of potential ISOs and the feasibility of reaching them.

I mellemtiden, this latest study provides basic information that will support the planning and implementation of these missions. In addition to Project Lyra and the ESA's Comet Interceptor, there are numerous proposals for spacecraft that could rendezvous with interstellar objects (or even make the interstellar journey themselves).

These include Project Dragonfly, a small spacecraft and laser sail that was the subject of a conceptual design study hosted by the Initiative for Interstellar Studies (i4iS) in 2013. Another is Breakthrough Starshot, a concept put forward by Yuri Milner and Breakthrough Initiatives that also calls for a tiny spacecraft to be sent to Alpha Centauri using a light sail and a powerful laser array.

This proposal has been articulated in recent years by Prof. Abraham Loeb and Prof. Manasvi Lingam. Whereas Leob is the founder of the ITC and Chair of the Starshot Advisory Committee, Lingham is a longtime researcher with the ITC and a co-author on the "Interstellar Now!" and this latest paper. In addition to going interstellar, these concepts have been proposed as a possible way of chasing objects that enter our solar system.

På den ene eller anden måde, we will be peeking at other star systems soon—and knowing how to intercept and study the objects they periodically kick our way is a good way to start.