Sedan en tid tillbaka har astronomer vetat att majoriteten av systemen i vår galax består av binära par snarare än enskilda stjärnor. Dessutom har forskning under de senaste decennierna visat att stjärnor som vår sol faktiskt föds i kluster i solnebulosor. Detta har lett till försök de senaste åren att lokalisera stjärnor av G-typ (gul dvärg) i vår galax som kan vara solens sedan länge förlorade 'solsyskon'.
Och nu har en ny studie av Harvard-astronomerna Amir Siraj och Prof. Abraham Loeb visat att solen en gång kan ha haft en mycket liknande binär följeslagare som blev utsparkad ur vårt solsystem. Om det bekräftas kan konsekvenserna av detta vara banbrytande, särskilt där teorier om hur Oorts moln bildades och huruvida vårt system fångade ett massivt objekt (Planet Nine) tidigare eller inte.
Deras studie, med titeln ' Fallet för en tidig solar binär följeslagare ', dök nyligen upp iThe Astrophysical Journal Letters.För denna studies skull övervägde Siraj och Loeb bildandet av Oortmolnet, vilket förblir ett mysterium för astronomer. Anledningen till detta är på grund av det pågående problemet med hur Oortmolnet och spridda skivobjekt (SDOs) bortom Neptunus omloppsbana uppnådde sitt nuvarande förhållande.
Zooma ut; det inre solsystemet (övre till vänster), det yttre solsystemet (övre till höger), Sednas omloppsbana (nedre till höger) och den inre kanten av Oortmolnet (nedre till vänster). Bildkredit: NASA
Tidigare ansåg astronomer att Oorts moln bildades av skräp som blivit över efter bildandet av solsystemet och dess grannar. Med andra ord, de trodde att objekten som befolkade denna region spreds av planeterna på stora avstånd, och några byttes till och med mellan stjärnor. Som Siraj förklarade i en nyligen genomförd CfA släpp , en binär modell av solsystemet skulle kunna ge den saknade pusselbiten:
'Tidigare modeller har haft svårt att få fram det förväntade förhållandet mellan spridda skivobjekt och yttre Oorts molnobjekt. Den binära fångstmodellen erbjuder betydande förbättringar och förfining, vilket till synes är uppenbart i efterhand: de flesta solliknande stjärnor föds med binära följeslagare.'
Tidigare har astronomer ansett att Oortmolnet bildades i födelseklustret där solen föddes, som ett resultat av motståndet som produceras av tät klustergas. Tyvärr, i det här scenariot, hindrar samma drag spridningen av kometer i de trans-neptuniska regionerna till stora avstånd, något som är oförenligt med vad vi ser med Trans Neptunian Objects (TNOs) idag.
'Binära system är mycket effektivare på att fånga objekt än enstaka stjärnor,' tillade Loeb. 'Om Oort-molnet bildades som observerat, skulle det antyda att solen faktiskt hade en följeslagare med liknande massa som gick förlorad innan solen lämnade sin födelsekluster.'
Naturligtvis, om solen verkligen bildades med en binär följeslagare, väcker detta naturligtvis frågan om var denna följeslagare är idag. Till detta antar Siraj och Loeb att gravitationsinflytandet från passerande stjärnor i födelseklustret kunde ha tagit bort det. Detta överensstämmer med tidigare forskning utförd av astronomer från CfA, som föreslog att vår Sun förlorade en solliknande följeslagare för miljarder år sedan .
Faktum är att 2018 meddelade astronomer att de hade lokaliserat ett av solens syskon efter att ha observerat en exakt tvilling ungefär 184 ljusår från jorden. 'Före förlusten av binären, skulle dock solsystemet redan ha fångat sitt yttre hölje av objekt, nämligen Oortmolnet och planeten nio-populationen,' sa Siraj. 'Solens sedan länge förlorade följeslagare kan nu vara var som helst i Vintergatan.'
Dessutom kan denna studie ha konsekvenser för existensen av Planet nio (aka. Planet X), en planet i storleken Neptunus som antas ha en mycket långsträckt bana som placerar den långt bortom Pluto. Astronomer har teoretiserat att denna planet existerar baserat på det faktum att vissa familjer av mindre föremål i Kuiperbältet har unika banor som tyder på närvaron av en annan kropp i området.
På senare år har vissa astronomer föreslagit att planet nio faktiskt kan vara ett ursprungligt svart hål som ligger vid kanten av vårt solsystem. Det har vidare föreslagits att närvaron av detta svarta hål kunde urskiljas av håller utkik efter bloss som skulle produceras när den konsumerar en komet. Naturligtvis kommer framtida uppdrag att behövas för att fastställa den sanna naturen hos Planet Nine (om den faktiskt existerar).
Konstnärens intryck av Planet Nine som en isjätte som förmörkar den centrala Vintergatan, med en stjärnliknande sol i fjärran. Kredit: Tom Ruen/Wikipedia Commons/ESO
Hur som helst, resultaten av Siraj och Loebs studie stärker argumentet för att Planet Nine är en fången kropp , en annan teori som slås runt. Som Loeb förklarade , deras resultat tyder också på att den har följeslagare i det yttre solsystemet:
'Pusslet handlar inte bara om Oorts moln, utan också om extrema trans-neptuniska objekt, som den potentiella planet nio. Det är oklart var de kom ifrån, och vår nya modell förutspår att det borde finnas fler objekt med liknande orbitalorientering som Planet Nine.'
Implikationerna av denna forskning går dock bortom bildandet av solsystemet och ger till och med ny insikt om hur liv uppstod här på jorden.” Objekt i det yttre Oortmolnet kan ha spelat viktiga roller i jordens historia, som att eventuellt leverera vatten till jorden och orsakar dinosauriernas utrotning”, sa Siraj. 'Det är viktigt att förstå deras ursprung.'
Dessa och andra teorier om Oorts moln och planet nio (och möjliga följeslagare) kräver att ytterligare observationer görs av det yttre solsystemet. För närvarande är detta mycket utmanande för astronomer med tanke på deras avstånd från solen. Detta kan dock börja förändras i början av nästa år när Vera C. Rubin-observatoriet – tidigare känt som Large Synoptic Survey Telescope (LSST) – samlar in sitt första ljus.
Konstnärens intryck av ett Kuiperbältsobjekt i det yttre solsystemet. Kredit: NASA, ESA och G. Bacon (STScI)
När det är i drift kommer detta observatorium att genomföra omfattande astronomiska undersökningar av den södra himlen och kartlägga universum för att fastställa påverkan av mörk materia och mörk energi och lära dig mer om övergående fenomen. Dessutom kommer VRO att ägna tid åt att kartlägga små objekt i solsystemen som Near-Earth Asteroids (NEA) och Kuiper Belt Objects (KBOs), vilket ökar antalet katalogiserade objekt med en faktor på 10 till 100.
Som han uttryckte det är Siraj optimistisk att VRO också kommer att lysa upp den möjliga existensen av massiva kroppar i det yttre solsystemet:
'Om VRO:n verifierar existensen av Planet Nine, och ett fångat ursprung, och även hittar en population av liknande fångade dvärgplaneter, så kommer den binära modellen att gynnas framför den ensamma stjärnhistorien som har antagits länge.'
Vidare läsning: CfA , The Astrophysical Journal Letters
