都藏好了吗？我们要开始找了啊！

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翻译：葛文迪

校对：牧夫校对组

编排：陶邦惠

后台：朱宸宇

原文链接：https://www.universetoday.com/161434/a-few-interstellar-objects-have-probably-been-captured/

奥陌陌在2017年飞经我们太阳系的时候，得到了全世界的关注，这是天文学家确认的首个星际天体。随后在2019年8月，彗星2I Borisov飞经太阳系，成为第二个前来拜访的星际天体。它们的造访引发了一波对星际天体调查和猜测的浪潮。

第一个星际小行星/彗星“奥陌陌”想像图

图片来源：ESO/M. Kornmesser

太阳系中肯定不会只有这两个星际天体，一项最新的研究表明，我们的太阳系很可能已经捕获了一些“星际访客”，只不过它们并不会在太阳系长时间停留。

尽管星际天体比较罕见，但是太阳系的年纪也不小了啊，所以一些星际天体可能已经来过了。天文学家认为一些星际天体可以被捕获至绕日轨道。这项研究详细分析了星际天体的捕获过程，并检验了一些星际天体甚至可以被捕获至近地轨道的猜想。这项成果背后的研究人员称，在近地轨道中可能存在一定数量的星际天体。

2019年10月哈勃望远镜拍到的彗星2IBorisov，由于其始终在3亿千米开外，其大小很难确定。早期估计其直径在1.4到16千米之间，后来又缩水到了0.5千米。

图片来源：NASA, ESA, and D. Jewitt (UCLA)

在太空中找到小型的天体难如登天。我们仅有的其它恒星系统的图像，要么是其主星，要么就是少量的系外行星的微弱图像。天文学家有时候可以探测到碎屑盘等特征，但是想得到更精细的细节就是痴人说梦了。所以说，如果其它恒星系统可以偶然间给我们派来“使者”的话，那就泰酷辣。研究这些星际天体是了解其它恒星系统及其形成与演化过程的一个途径。

这篇文章的作者表示，星际天体为我们研究行星系统（包括地月系统）的形成和演化提供了一个难得的机会。他们还指出，当前天文学家对于我们太阳系中是否还有其它星际天体充满兴趣。他们写道：“星际天体纵使罕见，但也可以被太阳系中的不同行星捕获至束缚轨道。”

最近的研究表明，将要建成的薇拉·鲁宾天文台在未来可以每年找到多达5个星际天体，并且在奥尔特星云中可能存在比太阳系中更多的星际天体。有研究表明，宇宙射线可能将大部分星际天体侵蚀殆尽，另有研究显示，一些星际天体可能会被引力拉进木星并被摧毁。

然而，这些研究都没有专门研究近地轨道的星际天体。

该图表现了研究中的一些粒子模拟情况。为了排除巨型行星的影响，在左图中，模拟系统只包括了太阳和地月系统。

图片来源：Mukherjee et al. 2023.

在这项基于数值仿真的研究中，模拟中的每个粒子都代表了源于太阳系外的一条星际天体轨迹。模拟的算法很大程度上基于散射效应，模拟中的入射粒子会与地球、月球、太阳和木星以不同组合发生相互作用。

这项研究涉及到了将星际天体捕获至近地轨道的空间与速度的横截面，研究人员将其称为捕获截面。在经过大量的N体散射模拟后，研究人员确定了捕获截面的变化趋势。

研究结果显示，质量巨大的木星在捕获星际天体过程中占据主导地位。木星的捕获截面是地月系统的捕获截面的104倍。

该图比较了木星与地月系统捕获星际天体的效率。数学过程有点复杂，简单来说，横轴表示双曲轨道超额速度，捕获截面随其增大而减小。

图片来源：Mukherjee et al. 2023.

在将模拟结果与太阳系中已知小型天体的实际分布相对比后，研究人员发现，星际天体在被捕获后，它的轨道可能远至10倍日地距离，也就是位于半人马小行星。半人马小行星是太阳系中的小型天体，在大型行星引力作用下，它们的轨道非常不稳定。那么，星际天体有没有可能就藏在半人马小行星之中？

该图比较了已知太阳系小型天体与捕获的星际天体的轨道参数分布。左图显示轨道半径，中图显示轨道偏心率，右图显示倾角。

图片来源：Mukherjee et al. 2023.

早在2019年，Siraj和Loeb就已经检查过半人马小行星中是否有星际天体，但是其中并未找到系外来客。然而我们的研究结果表明，更仔细的检验是必要的。

被捕获的星际天体不大可能有稳定的轨道。团队的模拟数据显示了星际天体被捕获至近地轨道的可能性，但是如果想在这些轨道中找到它们的话，可能会无功而返。

研究人员解释道：“提醒一下，模拟的结果并不是被地球和木星捕获的星际天体当下轨道的复刻。由于与太阳系中其它行星的相互作用，过去被捕获的星际天体的轨道参数，会随着时间的推移而改变。”

研究团队对一部分捕获星际天体的情况进行了长达一千万年的轨道计算，以测试其留存比例。他们将依旧位于近地轨道的天体标记出来。一些星际天体脱离了原先的捕获轨道，进入了另一个捕获轨道，但其它星际天体则不在此列。

该图显示了被捕获的星际天体的留存率。从图中可以看出，1千万年间，只有0.1-1%的星际天体留存了下来。

图片来源：Mukherjee et al. 2023.

捕获的星际天体一旦离开原来的近地轨道，要么就会离开太阳系，要么就会进入另一条近地距离和半长轴更大的轨道。此外，被地球捕获的天体的平均留存率是被木星捕获的天体的二到三倍。

被捕获至近地轨道的星际天体不会长期停留。被木星捕获至近地轨道的星际天体的半留存期大约是5万年，而被地月系统捕获的星际天体的半留存期大约是13万年。从另一个角度来看，被木星捕获的星际天体数量会在80万年后下降到原来的10%；而被地月系捕获的星际天体数量下降到相同比例则需要210万年。

与奥陌陌或彗星Borisov不同，能够被捕获的星际天体的个头都比较小，大部分直径只有一米左右。像Borisov和奥陌陌这样的是无法被捕获的，除非人类出手。

如果我们打算继续寻找被捕获的星际天体，我们需要依靠薇拉·鲁宾天文台及其时空遗产调查（Legacy Survey of Space and Time，LSST）相机。在2024年8月以后，这台相机将对南部夜空展开长达十年的观测。它将对夜空持续拍照，可以找到穿过太阳系的小型天体。据估计，LSST将每年都找到一些和奥陌陌差不多大的天体。

据作者所述，应该有更多的被捕获的星际天体隐匿于其它近地天体之中，这表明我们需要对它们进行更细致的研究，而研究它们的最好方法就是走出去接触其中较大的天体。

天文学家认为1996年路过内太阳系的彗星Hyakutake是一颗被捕获的星际天体

图片来源：Franz Haar – Own work, CC BY-SA 3.0

欧洲航天局的彗星拦截器计划就可以实现这一方法。凭借薇拉·鲁宾天文台提供的星际天体接近的预警，探测器可以在日地第二拉格朗日点坐等一颗合适的星际天体被确认。随后，可以发射拦截器前往拦截，观测，并从其彗尾中采集样本。

欧洲航天局与日本宇航探索局合作，预计在2029年发射彗星拦截器。

“通过探测和研究被捕获的星际天体，我们可以了解这些天体的性质和起源，对系外行星系统甚至我们太阳系的形成与演化也可以一探究竟。”

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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天文台遇上月掩木星

图片来源及版权: Rick Whitacre

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