Космические гости из далёких звёзд: почему они могут бомбардировать Землю чаще, чем мы думали

Межзвездные объекты чаще прилетают из области солнечного апекса — астрономы

Интерес к межзвёздным объектам стремительно растёт: за последние годы учёные впервые получили возможность наблюдать гостей, прибывших в нашу систему из глубин Галактики. Оумуамуа, 2I/Borisov и недавно открытая 3I/Atlas стали частью редкой категории тел, которые рождаются за пределами Солнечной системы и лишь случайно пересекают её пространство. Эти визиты заставили астрономов задуматься о том, сколько подобных объектов проходило мимо Земли за миллиарды лет и могли ли некоторые из них даже столкнуться с нашей планетой.

Как формировалось понимание риска

Сейчас Солнечная система гораздо спокойнее, чем в первые сотни миллионов лет своего существования. Большая часть каменного вещества уже давно соединилась в планеты, и вероятность столкновений сильно уменьшилась. Но межзвёздные тела, не связанные с динамикой системы, продолжают проникать внутрь, сохраняя потенциальную угрозу.

Исследователи предполагают, что ряд ударных кратеров, включая структуру Вредефорт, может иметь межзвёздное происхождение. Чтобы приблизиться к количественной оценке риска, группа астрономов подготовила работу о распределении ISO, которые могут пересекать земную орбиту. Основываясь на динамике красных карликов — самого массового семейства звёзд в Млечном Пути, учёные создали событие, оснащённое моделированием.

"В этой статье мы рассчитываем ожидаемые элементы орбиты, радианты и скорости межзвездных объектов, падающих на Землю", — отмечают авторы исследования.

Они не оценивают общее количество таких объектов, поскольку его невозможно ограничить наблюдениями: модель касается только распределения по направлениям и скоростям.

Откуда прилетают межзвёздные объекты

Учёные создали популяцию из ~10¹⁰ виртуальных объектов, которые движутся, как тела, выброшенные системами М-карликов. Моделирование показало: большинство ISO входят в Солнечную систему из двух ключевых направлений — солнечного апекса и области галактической плоскости.

Солнечный апекс — направление, куда движется Солнце относительно окрестностей в Галактике. Эта динамика создаёт эффект "встречного движения", аналогичный тому, как автомобиль сталкивается с большим количеством дождевых капель, двигаясь вперёд. Плоскость Галактики — место наибольшего скопления звёзд, и поэтому поток объектов оттуда статистически выше.

Модели показывают, что ISO, прилетающие из этих областей, часто обладают повышенными скоростями. Однако те, что могут столкнуться с Землёй, движутся медленнее. Гравитация Солнца эффективнее влияет на более медленные тела, позволяя им отклоняться и пересекать земную орбиту.

Сравнение направлений и вероятности столкновений

Направление	Источник	Вероятность столкновения	Скорость объектов
Солнечный апекс	Движение Солнца вперёд	Высокая	Выше среднего
Галактическая плоскость	Звёзды Галактики	Средняя	Выше среднего
Прочие направления	Случайные траектории	Низкая	Разная

Как меняется риск в течение года

Весной ISO имеют самую высокую относительную скорость из-за движения Земли к апексу.
Зимой риск столкновения выше, так как планета оказывается ближе к направлению, куда движется Солнце.
Летом и осенью потоки становятся более равномерными.

Также моделирование показывает, что повышенный риск характерен для низких широт — в районе экватора. Чуть больше вероятность зафиксирована в Северном полушарии, где сосредоточена большая часть населения Земли.

Как учёные определяют распределение ISO

Генерируют виртуальные популяции с разной кинематикой.
Определяют траектории, которые потенциально пересекают земную орбиту.
Изучают чувствительность моделей к вариациям скорости и направления.
Сопоставляют результаты с наблюдаемыми примерами — Оумуамуа, Борисов и Atlas.
Рассчитывают сезонные и географические особенности потенциальных столкновений.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

Ошибка: предполагать, что межзвёздные тела попадают в систему редко.
→ Последствие: недооценка риска столкновений.
→ Альтернатива: учитывать, что потоки ISO стабильны на протяжении миллиардов лет.
Ошибка: считать, что ISO всегда движутся слишком быстро для захвата гравитацией.
→ Последствие: пропуск вероятных траекторий пересечения Земли.
→ Альтернатива: учитывать захват более медленных объектов.
Ошибка: ориентироваться только на наблюдаемые направления.
→ Последствие: неучёт динамики Солнца в Галактике.
→ Альтернатива: использовать полные кинематические модели.

А что если ISO гораздо больше, чем мы думаем?

Если межзвёздных тел действительно много, как предполагают некоторые исследования, текущие методы обнаружения фиксируют лишь малую их часть. В этом случае будущие наблюдения способны кардинально изменить представления о динамике Солнечной системы и риск-моделях.

Плюсы и минусы будущих наблюдений LSST

Плюсы	Минусы
Огромный объём данных	Высокие требования к обработке
Высокая чувствительность к слабым объектам	Возможны ложные сигналы
Способность отслеживать ISO в динамике	Ограничения погодных условий и сезона
Обработка траекторий в реальном времени	Ограничения по яркости и скорости

FAQ

Как ISO отличаются от обычных комет?
Они не связаны с Солнечной системой и проходят её один раз, не повторяя орбиты.

Какой ISO был самым ярким?
2I/Borisov — он проявлял активность, как обычная комета, и был хорошо заметен телескопам.

Можно ли заранее предсказать столкновение ISO с Землёй?
Только если объект достаточно крупный и достаточно рано обнаружен; большинство слишком тусклые.