Det borde finnas cirka 7 interstellära objekt som passerar genom det inre solsystemet varje år
I 19 oktober 2017 , flög det första interstellära objektet som någonsin upptäckts förbi jorden på väg ut ur solsystemet. Mindre än två år senare upptäcktes ett andra objekt, en lätt identifierbar interstellär komet betecknad som 2I / Borisov . Utseendet på dessa två objekt bekräftade tidigare teoretiskt arbete som drog slutsatsen att interstellära objekt (ISO) regelbundet kommer in i vårt solsystem.
Frågan om hur ofta detta händer har varit föremål för omfattande forskning sedan dess. Enligt a ny studie ledd av forskare från Initiativ för interstellära studier (i4is), ungefär 7 ISO:er kommer in i vårt solsystem varje år och följer förutsägbara banor medan de är här. Denna forskning kan tillåta oss att skicka en rymdfarkost för att träffa ett av dessa objekt inom en snar framtid.
Forskningen som beskriver dessa fynd utfördes av flera forskare från i4is, en ideell organisation dedikerad till förverkligandet av interstellär flygning inom en mycket nära framtid. De fick sällskap av forskare från Florida Institute of Technology , Harvards Institutet för teori och beräkning (ITC), den University of Texas i Austin , den Münchens tekniska universitet , och den Paris observatorium .
Oumuamua som den såg ut med William Herschel-teleskopet natten till den 29 oktober. Queen's University Belfast/William Herschel Telescope
Studiet av 'Oumuamua i oktober 2017 startade en revolution inom astronomi och studiet av himlaobjekt. Detta var inte bara ett objekt som hade bildats i ett annat stjärnsystem, utan dess ankomst och upptäckt innebar en stor population av sådana objekt. Detekteringen av 2I/Borisov 2019 bekräftade vad många astronomer redan misstänkte – att ISO:er kommer in i vårt solsystem på en ganska regelbunden basis.
Förutom att vara fysiker med i4is (och huvudförfattaren till studien), är Marshall Eubanks chefsforskare för Space Initiatives Inc. och VD för Asteroid Initiatives LLC . Som han berättade för Universe Today via e-post, är upptäckten av 'Oumuamua och 2I/Borisov betydande på ett sätt som inte kan underskattas:
'[Bara genom att bevisa att de existerar, har det haft en djupgående inverkan, skapat ett studieområde nästan från ingenting (ett område som finansiärer precis har börjat erkänna). Interstellära objekt ger oss möjligheten att studera, och i framtiden bokstavligen beröra, exokroppar decennier innan de tidigast möjliga uppdragen till även de närmaste stjärnorna, som Proxima Centauri.'
Detta ledde till flera förslag på uppdrag som kunde träffa framtida ISO:er som sågs passera vårt system. Ett sådant förslag var Projekt Lyra , som forskare från i4is delade i en 2017 års studie (med stöd från Asteroid Initiatives LLC). Det finns också ESA Komet Interceptor uppdrag, som de planerar att lansera 2029 för att möta en långtidskomet.
Konstnärens intryck av det interstellära objektet, `Oumuamua, som upplever avgasning när det lämnar vårt solsystem. Kredit: ESA/Hubble, NASA, ESO, M. Kornmesser
'Vi började arbeta med potentiella uppdrag till interstellära objekt 2017, direkt efter upptäckten av 'Oumuamua och vi fokuserade initialt snarare på att jaga det specifika objektet, i motsats till Seligman & Laughlin , som fokuserade på ISO:er som kan komma att upptäckas i framtiden, säger Eubanks. 'Comet Interceptor-uppdraget skulle falla i en liknande kategori (bygg-och-vänta).'
Med tanke på att ISOs bildades i ett annat stjärnsystem skulle möjligheten att studera dem på nära håll ge forskarna inblick i de förhållanden som råder där. Studiet av ISO är faktiskt det näst bästa för att skicka interstellära sonder till angränsande stjärnsystem. Naturligtvis innebär varje sådant uppdrag en hel del tekniska utmaningar, för att inte tala om behovet av förvarning. Som Eubanks förklarade:
'Det finns två grundläggande typer av uppdrag här - planera och vänta, eller starta och vänta, uppdrag, som ESA Comet Interceptor, och jaktuppdrag, som skulle behövas för att nå 1I/'Oumuamua. Det är mycket osannolikt att några jaktuppdrag kommer att kunna mötas med en retirerande ISO – dessa kommer nästan säkert att vara begränsade till snabba förbiflygningar. Rendezvous-uppdrag, uppdrag för att matcha hastigheter och kretsa eller landa ISO, kommer att behöva förvarning.'
För att illustrera, när astronomer först blev medvetna om 'Oumuamua, var det först efter att objektet redan hade närmat sig solen närmast (alias perihelpassage) och gjort en nära passning av jorden. På grund av detta hade observatörer bara 11 dagar på sig att utföra observationer när det tog sig ut ur solsystemet och var utom räckhåll för deras instrument.
Konstnärens intryck av 2I/Borisov bortom vårt solsystem. Kredit: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
I fallet med 2I/Borisov fick amatörastronomen och teleskoptillverkaren Gennadiy Borisov syn på den den 30 augustith, 2019, ungefär tre månader innan den nådde perihelium (8 decemberth, 2019). Men för framtida uppdrag att träffa dem är det absolut nödvändigt att veta så mycket som möjligt om hur ofta ISO:er anländer och hur snabbt de färdas när de gör det.
För sin studies skull försökte Eubanks och hans kollegor att sätta bättre begränsningar för dessa två variabler. För att göra detta började de med att ta hänsyn till hur ett interstellärt objekts hastighet påverkas av lokal vilostandard (LSR) – medelrörelsen av stjärnor, gas och stoft i Vintergatan i närheten av solen:
'Vi antar att ISO kommer från eller bildas med stjärnor och deras planetsystem, och att efter att de är på egen hand delar de samma galaktiska dynamik som stjärnor gör. Vi använder de två kända ISO:erna, 1I/'Oumuamua och 2I/Borisov, och effektiviteten av tidigare och nuvarande astronomiska undersökningar för att uppskatta antalet av dessa objekt i galaxen, och uppskattningar av stjärnors hastighet från Gaia-uppdraget för att uppskatta hastighetsspridningen vi bör förvänta sig.'
Vad de fann var att under ett genomsnittligt år skulle solsystemet besökas av upp till 7 ISO som är asteroidliknande. Samtidigt skulle objekt som 2I/Borisov (kometer) vara mer sällsynta och dyka upp ungefär vart 10:e till 20:e år. De fann vidare att många av dessa objekt skulle röra sig med hastigheter som var högre än 'Oumuamua - som rörde sig i över 26 km/s före och efter att ha fått en boost från solen.
Svärm av rymdfarkoster med lasersegel som lämnar solsystemet. Kredit: Adrian Mann
Att känna till dessa parametrar kommer att hjälpa forskare att förbereda sig för möjliga mötesuppdrag med ISO, något som Eubanks och hans kollegor behandlade mer i detalj i en tidigare studie – ' Interstellar nu! Uppdrag för att utforska närliggande interstellära objekt .” Som universum idag rapporterade då av dess release, studien inriktade sig på ett bredare utbud av potentiella ISO:er och möjligheten att nå dem.
Under tiden ger denna senaste studie grundläggande information som kommer att stödja planeringen och genomförandet av dessa uppdrag. Förutom Project Lyra och ESA:s Comet Interceptor, finns det många förslag på rymdfarkoster som kan mötas med interstellära objekt (eller till och med göra den interstellära resan själva).
Dessa inkluderar Projekt Dragonfly , en liten rymdfarkost och lasersegel som var föremål för en konceptuell designstudie värd av Initiativ för interstellära studier (i4iS) 2013. En annan är Genombrott Starshot , ett koncept som lagts fram av Yuri Milner och Genombrottsinitiativ som också kräver att en liten rymdfarkost skickas till Alpha Centauri med hjälp av ett ljussegel och en kraftfull laseruppsättning.
Detta förslag har artikulerats de senaste åren av Prof. Abraham Loeb och Prof. Manasvi Lingam . Medan Leob är grundaren av ITC och ordförande för Starshot Advisory Committee, är Lingham en mångårig forskare med ITC och medförfattare till 'Interstellar Now!' och denna senaste tidning. Förutom att bli interstellär, har dessa koncept föreslagits som ett möjligt sätt att 'jaga objekt' som kommer in i vårt solsystem.
På ett eller annat sätt kommer vi att toppa andra stjärnsystem snart! Och att veta hur man kan fånga upp och studera föremålen som de regelbundet sparkar vår väg är ett bra sätt att börja!
Vidare läsning: arXiv