Tarpžvaigždinių objektų (ISO) ‘Oumuamua ir Borisovo kometos pasirodymas atitinkamai 2017 ir 2019 m. sukėlė susidomėjimo bangą. Kas tai buvo? Iš kur jie atsirado? Deja, jie nepasiliko bendradarbiauti su mūsų pastangomis juos išsamiai ištirti. Tačiau jos mums kai ką parodė: objektai iš Pieno kelio juda per galaktiką.
Nežinome, iš kur atsirado kuris nors iš ISO, bet jų turi būti daugiau, daug daugiau. Kiek objektų iš mūsų žvaigždžių kaimynų galėtų lankytis mūsų Saulės sistemoje?
Objektai iš mūsų kaimynės
Alfa Kentauro (AC) žvaigždžių sistema yra artimiausia mūsų kaimynė , ją sudaro trys žvaigždės: Alfa Kentauro A ir Alfa Kentauro B žvaigždės, kurios yra dvinarės, ir Proksima Kentauro – neryški raudonoji nykštukė. Visa AC sistema juda mūsų link ir suteikia puikią galimybę ištirti, kaip medžiaga gali judėti tarp Saulės sistemų.
Naujuose tyrimuose, kurie bus paskelbti žurnale „Planetary Science Journal“, nagrinėjama, kiek AC medžiagos gali pasiekti mūsų Saulės sistemą ir kiek jos jau gali būti čia. Jis pavadintas „A Case Study of Interstellar Material Delivery: Alfa Kentauro“. Tyrimo autoriai – Cole’as Gregas ir Paulas Wiegertas iš Vakarų Ontarijo universiteto (Kanada) Fizikos ir astronomijos katedros bei Žemės ir kosmoso tyrimų instituto.
„Mūsų Saulės sistemoje aptikta tarpžvaigždinės medžiagos, tačiau jos kilmė ir transportavimo detalės nežinomos“, – rašo autoriai. „Čia pateikiame Alfą Kentauro kaip tarpžvaigždinės medžiagos pristatymo į mūsų Saulės sistemą pavyzdį“. Tikėtina, kad AC turi planetų ir juda link mūsų 22 km/s2, arba maždaug 79 000 km per valandą, greičiu .Maždaug po 28 000 metų ji pasieks artimiausią tašką ir bus nutolusi nuo Saulės apie 200 000 astronominių vienetų (AU). Grego ir Vigerto teigimu, iš AC išmesta medžiaga gali mus pasiekti ir pasieks, o dalis jos jau yra čia.
AC laikoma brandžia maždaug penkių milijardų metų senumo žvaigždžių sistema, kurioje yra planetų. Tikimasi, kad brandžios sistemos išmeta mažiau medžiagos, tačiau kadangi AC turi tris žvaigždes ir daugybę planetų, tikėtina, kad ji išmeta nemažai medžiagos. „Nors brandžių žvaigždžių sistemų tikimybė išmesti medžiagą yra mažesnė nei planetų formavimosi metais, daugybės žvaigždžių ir planetų buvimas padidina gravitacinės bet kokio likusio planetų telkinio narių išsklaidymo tikimybę, panašiai kaip šiuo metu iš mūsų Saulės sistemos išmetami asteroidai ar kometos“, – rašo autoriai.
Žinome, kad tokie makroobjektai kaip Borisovas ir Oumuamua pasiekė mūsų Saulės sistemą, taip pat žinome, kad tarpžvaigždinės dulkės pasiekė mūsų sistemą. Kosminis aparatas „Cassini“ kažką aptiko, o mokslininkai apie tai pranešė 2003 m. Esami medžiagos išmetimo iš žvaigždžių sistemų modeliai iš dalies grindžiami tuo, ką žinome apie mūsų Saulės sistemą ir kaip ji išmeta medžiagą , todėl Gregas ir Vygertas savo darbą grindė šiais modeliais.
Tyrimai rodo, kad potencialiai gali būti dideli AC medžiagos kiekiai. Autoriai rašo, kad „šiuo metu mūsų Oorto debesyje esančių didesnių nei 100 metrų skersmens Alfa Kentauro dalelių skaičius yra 106“, arba 1 milijonas. Tačiau šiuos objektus labai sunku aptikti. Dauguma jų tikriausiai yra Oorto debesyje, dideliu atstumu nuo Saulės. Mokslininkų pora aiškina, kad „stebima tokių objektų dalis vis dar maža“ ir kad yra tik viena iš milijono tikimybė, jog vienas iš jų yra per 10 AU nuo Saulės.
Šioje animacijoje atgaivinami kai kurie tyrimų rezultatai. „Alfa Kentauro“ orbita aplink Galaktikos centrą, matoma xy ir yz plokštumose (viršutinė eilutė), taip pat „Alfa Kentauro“ išmetimo orbitos, matomos judančiame rėmelyje (apatinė eilutė). Mūsų Saulė (Sol) pažymėta juodu šešiakampiu, o jos orbitos kelias pažymėtas ištisine pilka linija (tik viršutinėje eilutėje). Alfa Kentauro (Alpha Centauri) buvimo vieta ir orbitos trajektorija parodyta geltona žvaigžde ir ištisine mėlyna linija (tik viršutinėje eilutėje). Apatinėje eilutėje judantis rėmelis seka Alfa Kentauro orbitą, išlaikydamas savo orientaciją, kai y ašis nukreipta į Galaktikos centrą (mėlyna rodyklė), o Alfa Kentauro greitis -x kryptimi (juoda rodyklė). Šis nejudantis vaizdas padarytas t? 3000 metų (t. y. +3000 metų nuo dabartinio laiko) po ~ 100 Myr integracijos. Išmetimo spalvos atspindi trečiąjį padėties matmenį, išskyrus tai, kad bet kuri dalelė, kuri bet kuriuo metu yra per 100 000 au nuo Saulės, vaizduojama raudona spalva. Tai rodo laikinę evoliuciją nuo t? -100 Myr iki t? 10 Myr“, – rašo autoriai.
Tyrėjai atliko modeliavimą, kad nustatytų, kiek medžiagos gali mus pasiekti iš AC. Modeliavimas truko 110 mln. metų nuo t= -100 myr iki t= 10 myr. Per tą laiką AC išmetė 1 090 000 dalelių. Jos buvo išmestos atsitiktinėmis kryptimis ir skirtingu greičiu, ir tik nedidelė jų dalis priartėjo prie Saulės. „Tik nedidelė dalis CA išmetamų dalelių patenka į CA atstumą (artimas apytikslis atstumas) nuo Saulės. Iš viso 350 dalelių turėjo CA su Saulės sistema, t. y. ~0,03 % viso išmetimo,“ – aiškina autoriai.
Tyrimas rodo, kad yra tikėtinų būdų, kaip CA dalelės gali pasiekti mūsų Saulės sistemą. Kokio dydžio jos gali būti?
Pasak autorių, mažai tikėtina, kad mus pasiektų mažos dalelės, kurios Žemės atmosferoje atrodytų kaip meteoritai. Pakeliui jas veikia per daug jėgų, įskaitant magnetinius laukus, tarpžvaigždinės terpės pasipriešinimą ir sunaikinimą dėl išsibarstymo ar susidūrimų. „Mažos dalelės, keliaujančios per tarpžvaigždinę terpę, patiria daugybę poveikių, kurie čia nemodeliuojami“, – aiškina jie.
Jie apskaičiavo, kokio mažiausio dydžio dalelės galėtų įveikti kelionę. „Išskyrėme atitinkamus parametrus kiekvienai iš 350 mūsų modeliavimo AC ir apskaičiavome mažiausią dydį, kurio reikia, kad ta trajektorija keliaujantis grūdelis išgyventų tris poveikius“, – rašo autoriai. Jie nustatė, kad 3,30 mikrometro dydžio dalelė gali išgyventi kelionę.
„Esant tokiam dydžiui ir greičiui, dalelė gali nukeliauti 125 pc ISM prieš tai, kai grūdelio sunaikinimas tampa svarbus, 4200 pc dėl ISM pasipriešinimo ir tik 1,5 pc dėl magnetinių jėgų, taigi mūsų tipinės dalelės yra veiksmingai apribotos magnetinių jėgų“, – aiškina tyrėjai. „Tiesą sakant, visas mūsų daleles riboja magnetinės jėgos.“ Autoriai taip pat pabrėžia, kad tokių mažų dalelių dydžio neįmanoma aptikti meteorų radarų prietaisais, tokiais kaip Zefyro meteorų radarų tinklas (angl. Zephyr Meteor Radar Network).
Šiems rezultatams gauti trukdo prastas mūsų supratimas apie medžiagos išmetimo iš Saulės sistemos greitį, kuriuo iš dalies grindžiamas tyrimas. „Deja, medžiagos išmetimo iš Alpha Cen greitis yra menkai apribotas, – rašo Gregas ir Vigertas.
Šiame tyrimo paveikslėlyje daugiausia dėmesio skiriama 360 dalelių, kurios priartėja arti. „Heliocentrinis ekvatorinis spinduliavimas 350 artimų priartėjimų prie Saulės jų didžiausio priartėjimo prie Saulės metu (“Atvykimo laikas”), dabartinės Alpha Cen heliocentrinės ekvatorinės koordinatės pavaizduotos juoda žvaigžde, o ‚efektyvusis spinduliavimas‘, atitinkantis tariamąjį Alpha Cen greitį , pavaizduotas raudona žvaigžde. Violetiniu šešėliu pažymėta bendra Saulės sistemos efektinio skerspjūvio projekcija (kietojo kampo dydis, žiūrint iš Alpha Cen) nuo modeliavimo pradžios iki dabartinio momento.
Tačiau, turint tai omenyje, tyrimai rodo, kad tam tikra medžiaga gali mus pasiekti ir jau yra čia. Dauguma jos keliavo mažiau nei 10 Myr, kad mus pasiektų, tačiau ji turi būti didesnė nei maždaug 10 mikronų, kad išgyventų kelionę. Taip pat apskaičiuota, kad šiandien Žemės atmosferoje aptinkamais meteoritais tampa apie 10 dalelių iš Alfa Kentauro, o per ateinančius 28 000 metų šis skaičius padidėsdešimt kartų.
Šis tyrimas yra konkretus pavyzdys, kad mūsų Saulės sistema yra ne tik izoliuota. Jei medžiaga iš žvaigždžių sistemų gali laisvai judėti tarp jų, tai atveria dar vieną langą į planetų formavimosi procesą. Jei AC turi egzoplanetų, dalis mus pasiekiančios medžiagos gali būti iš to paties medžiagos rezervuaro, iš kurio tos planetos susiformavo. Apie šias planetas būtų galima sužinoti tiesiogiai, neįveikiant didžiulio atstumo tarp mūsų ir Alfa Kentauro.
„ Gilus supratimas apie mechanizmus, kuriais medžiaga galėtų būti perduodama iš Alfa Kentauro į Saulės sistemą, ne tik pagilina mūsų žinias apie tarpžvaigždinį pernešimą, bet ir atveria naujas galimybes tyrinėti žvaigždžių sistemų tarpusavio ryšį ir medžiagų mainų Galaktikoje galimybes“, – daro išvadą autoriai.
