Три відомі міжзоряні об’єкти вже встигли відвідати внутрішню частину нашої Сонячної системи. Першим був Оумуамуа, який з’явився і зник 2017 року, вразивши вчених своєю незвичайною витягнутою формою, що нагадувала космічну сигару. Наступною, 2019 року, стала 2І/Борисов – перша виявлена міжзоряна комета, яка здивувала своєю активністю та складом, що вказував на її походження з іншої зоряної системи. Зараз же, насолоджуючись сонячним теплом, тут перебуває міжзоряна комета 3І/Атлас, демонструючи нетипову активність.
За мільярди років свого існування, а нашій Сонячній системі 4,6 мільярда років, крізь неї мала пройти колосальна кількість міжзоряних об’єктів. Цілком імовірно, деякі з них зіштовхувалися із Землею. Можливо, саме ці космічні мандрівники відповідальні за деякі давні кратери, сліди яких ми бачимо й донині, як-от структура Вредефорт. Ця вражаюча геологічна формація в Південній Африці є одним із найбільших і найстаріших ударних кратерів на планеті, діаметром близько 300 кілометрів і віком приблизно 2 мільярди років, свідчачи про грандіозні космічні події минулого.
Минуле нашої зоряної системи було сповнене бурхливих зіткнень, що формували її сучасний вигляд. Хоча зараз вона значно спокійніша, а більшість породи вже зібралася в планети земної групи, немає підстав вважати, що потік міжзоряних об’єктів зменшився. Це означає, що вони й надалі становлять загрозу потенційних зіткнень із Землею. Чи існує спосіб кількісно оцінити таку небезпеку?
Дослідження ймовірності космічних зіткнень
Нове наукове дослідження під назвою “Розподіл міжзоряних об’єктів, що зіштовхуються із Землею” намагається глибше зрозуміти цю загрозу. Провідним автором роботи є Дарріл Селігман, доцент кафедри фізики та астрономії Мічиганського державного університету. Їхня праця зосереджена не на підрахунку кількості міжзоряних об’єктів – адже їхнє загальне число поки невідоме – а на прогнозуванні їхнього очікуваного розподілу. Науковці розраховують імовірні орбітальні елементи, радіанти та швидкості таких об’єктів.
Щодо походження міжзоряних об’єктів, дослідники переважно розглядають кінематику М-зірок. Ці світила, відомі також як червоні карлики, є найчисленнішим типом зірок у галактиці Чумацький Шлях. Тому цілком логічно припустити, що більшість міжзоряних мандрівників викидаються саме з планетних систем навколо М-зірок, виходячи лише з їхньої кількості. Хоча автори визнають, що такий вибір дещо довільний, оскільки кінематика міжзоряних об’єктів ще не до кінця визначена. М-зорі, будучи меншими та холоднішими за наше Сонце, попри свою скромність, можуть бути джерелом незліченної кількості космічних тіл, що мандрують міжзоряним простором.
Дослідники використовували складні симуляції, щоб з’ясувати це питання. Вони згенерували синтетичну популяцію з приблизно десяти мільярдів міжзоряних об’єктів з кінематикою М-зірок, щоб отримати близько десяти тисяч тих, що могли б зіткнутися із Землею. Ці моделювання показують, що ймовірність прибуття міжзоряних об’єктів з двох напрямків – сонячного апекса та галактичної площини – приблизно вдвічі вища.
Напрямки прибуття міжзоряних об’єктів
Сонячний апекс – це напрямок, у якому рухається Сонце відносно свого зоряного оточення. По суті, це шлях нашої Сонячної системи крізь Чумацький Шлях. Міжзоряні об’єкти частіше прибувають з боку сонячного апекса, оскільки наша система рухається в цьому напрямку. Це можна порівняти з поїздкою на автомобілі, коли зустрічний вітер приносить більше крапель дощу на лобове скло. Галактична площина – це сплющена дископодібна область, що її займає Чумацький Шлях. Оскільки саме тут зосереджена більшість інших зірок, міжзоряні об’єкти, ймовірно, походять із цього регіону. Об’єкти, що наближаються спереду, мають вищий переріз зіткнення.
Швидкість і сезонні відмінності
Симуляції також вказують на те, що міжзоряні об’єкти з боку сонячного апекса та галактичної площини матимуть вищі швидкості. Проте, парадоксально, ті з них, що здатні зіткнутися із Землею, демонструють повільніші швидкості. Пояснення цього полягає в тому, що підмножина міжзоряних об’єктів, які можуть досягти Землі, зазвичай є гіперболічними тілами з низьким ексцентриситетом. Гравітація Сонця сильніше впливає на такі об’єкти, здатна переважно захоплювати повільніші з них і переводити на траєкторії, що перетинають земну орбіту.
Пори року також відіграють свою роль. Міжзоряні об’єкти з найвищою швидкістю зіткнення, найімовірніше, прибудуть навесні, адже тоді Земля рухається до сонячного апекса. Водночас, взимку спостерігається більша кількість потенційних імпакторів, оскільки в цей період Земля розташована в напрямку до сонячного антапекса – точки, від якої Сонце віддаляється.
Географічні ризики на Землі
Якщо говорити про те, яка частина Землі наражається на найбільший ризик зіткнення з міжзоряними об’єктами, то це низькі широти поблизу екватора. Також існує дещо підвищений ризик удару в Північній півкулі, де проживає майже 90% населення планети.
Варто ще раз наголосити, що ця робота стосується лише міжзоряних об’єктів, викинутих із систем М-карликів. Дослідники зауважують, що різні припущення щодо кінематики можуть змінити представлені розподіли. Однак вони також підкреслюють, що головні положення їхнього дослідження, ймовірно, залишаться актуальними й для інших кінематичних моделей, можливо, з меншим або виразнішим загальним ефектом.
Ця наукова праця свідомо не робить жодних остаточних прогнозів щодо частоти зіткнень міжзоряних об’єктів, оскільки наразі немає можливості точно виміряти їхню загальну кількість. Проте отримані результати матимуть велике значення для майбутніх спостережень за допомогою обсерваторії імені Віри Рубін та її масштабного огляду космосу – Legacy Survey of Space and Time (LSST). Обсерваторія імені Віри Рубін – це майбутній ширококутний телескоп у Чилі, який здійснюватиме безпрецедентний огляд зоряного неба, фіксуючи зміни та шукаючи раніше невідомі об’єкти, включаючи потенційних міжзоряних мандрівників. Дослідження дає астрономам цінне уявлення про те, яким має бути розподіл міжзоряних об’єктів, які має виявити VRO.
Ми тільки починаємо відкривати для себе світ міжзоряних об’єктів. Ця стаття дає нам важливе розуміння того, звідки, коли і куди найімовірніше прибуватимуть міжзоряні об’єкти, що можуть зіткнутися із Землею. Після того, як обсерваторія імені Віри Рубін та її LSST повноцінно запрацюють, астрономи почнуть отримувати дані, які або підтвердять, або спростують ці перші припущення.
