Cuando Oumuamua atravesó nuestro Sistema Solar en 2017, fue el primer objeto interestelar (ISO) confirmado en hacerlo. Luego, en 2019, el cometa 2l/Borisov hizo lo mismo. Estos son los únicos dos ISO confirmados que visitaron nuestro Sistema Solar.
Muchos más ISO deben haber visitado nuestro Sistema Solar en su larga historia, y muchos más lo harán en el futuro. Obviamente, hay más de estos objetos por ahí, y se espera que el próximo Observatorio Vera Rubin descubra muchos más.
Es posible que el Sol pueda capturar un ISO o un planeta rebelde de la misma manera que algunos de los planetas han capturado lunas. Todo se reduce al espacio de fases.
¿Qué sucedería con nuestro Sistema Solar maduro y tranquilo si de repente ganara otro miembro? Eso dependería de la masa del objeto y de la órbita final en la que se encontrara.
Es un experimento mental interesante; si bien Borisov y Oumuamua eran objetos más pequeños, un planeta rebelde más masivo que se uniera a nuestro Sistema Solar podría generar un caos orbital. Podría alterar potencialmente el curso de la vida en la Tierra, aunque es altamente improbable.
¿Qué probabilidad hay de que esto ocurra? Una nueva nota de investigación en Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy describe cómo nuestro Sistema Solar podría capturar un ISO. Se titula Captura permanente en el Sistema Solar y los autores son Edward Belbruno, del Departamento de Ciencias Matemáticas de la Universidad Yeshiva, y James Green, ex miembro de la NASA y ahora de Space Science Endeavours.
El espacio de fases es una representación matemática que describe el estado de un sistema dinámico como nuestro Sistema Solar. El espacio de fases utiliza coordenadas que representan tanto la posición como el momento.
Es como un espacio multidimensional que contiene todas las posibles configuraciones orbitales alrededor del Sol. El espacio de fases captura el estado de un sistema dinámico al rastrear tanto las características de posición como de momento. El espacio de fases de nuestro Sistema Solar tiene puntos de captura donde un ISO puede encontrarse gravitacionalmente ligado al Sol.
El espacio de fases es complejo y se basa en la mecánica hamiltoniana. Factores como la excentricidad orbital, el semieje mayor y la inclinación orbital influyen en él. El espacio de fases se entiende mejor como un paisaje multidimensional. El espacio de fases de nuestro Sistema Solar incluye dos tipos de puntos de captura: débiles y permanentes.
Los puntos de captura débiles son regiones en el espacio donde un objeto puede ser atraído temporalmente a una órbita semiestable. Estos puntos suelen ser donde se encuentran los bordes exteriores de los límites gravitacionales de los objetos. Son más como empujones gravitacionales que una adopción orbital.
Los puntos de captura permanentes son regiones en el espacio donde un objeto puede ser capturado permanentemente en una órbita estable. El momento angular y la energía de un objeto son una configuración exacta que le permite mantener una órbita. En los sistemas planetarios, estos puntos de captura permanentes son configuraciones orbitales estables que persisten durante períodos de tiempo extremadamente largos.
El espacio de fases de nuestro Sistema Solar es extremadamente complejo e involucra muchos cuerpos en movimiento y sus coordenadas cambiantes. Los cambios sutiles en las coordenadas del espacio de fases pueden permitir que los objetos pasen de estados de captura permanentes a estados de captura débil. Del mismo modo, las diferencias sutiles en los ISO o los planetas rebeldes pueden llevarlos a estos puntos.
En sus notas de investigación, los autores describen la captura permanente de un ISO de esta manera: “La captura permanente de un cuerpo pequeño, P, alrededor del Sol, S, desde el espacio interestelar ocurre cuando P nunca puede escapar de nuevo al espacio interestelar y permanece capturado dentro del Sistema Solar durante todo el tiempo futuro, moviéndose sin colisionar con el Sol”.
Los puristas notarán que nada puede ser igual durante todo el tiempo futuro, pero el punto se mantiene.
Otros investigadores han profundizado en este escenario, pero este trabajo va un paso más allá. “Además de ser capturado permanentemente, P también es capturado débilmente”, escriben.
Gira en torno al problema de los tres cuerpos, notoriamente difícil de resolver. Además, a diferencia de la investigación anterior, que utiliza a Júpiter como el tercer cuerpo, este trabajo utiliza la fuerza de marea de la galaxia como el tercer cuerpo, junto con P y S.
“Esta fuerza de marea tiene un efecto apreciable en la estructura del espacio de fase para el rango de velocidad y la distancia desde el Sol que estamos considerando”, explican en su artículo.
El artículo se centra en la naturaleza teórica del espacio de fases y la captura ISO. Estudia “las propiedades dinámicas y topológicas de un tipo especial de captura permanente, llamada captura débil permanente, que se produce durante un tiempo infinito”.
Un objeto en captura débil permanente nunca escapará, pero nunca alcanzará una órbita consistente y estable. Se aproxima asintóticamente al conjunto de captura sin colisionar con la estrella.
No hay mucho debate sobre la posibilidad de que existan planetas errantes en grandes cantidades. Las estrellas se forman en grupos que finalmente se dispersan por un área más amplia. Dado que las estrellas albergan planetas, algunos de estos planetas se dispersarán a través de interacciones gravitacionales antes de que las estrellas co-natales se separen un poco entre sí.
“La arquitectura final de cualquier sistema solar estará determinada por la dispersión planeta-planeta, además de los sobrevuelos estelares de los sistemas estelares adyacentes en formación, ya que los encuentros cercanos pueden sacar planetas y cuerpos pequeños del sistema creando lo que se denominan planetas errantes”, explican los autores.
“En conjunto, la expulsión de planetas a partir de la dispersión planeta-planeta y los encuentros estelares tempranos y en la evolución posterior de un sistema solar con múltiples planetas debería ser común y respalda la evidencia de una gran cantidad de planetas errantes que flotan libremente en el espacio interestelar que quizás excedan el número de estrellas”, escriben los autores, señalando que esa afirmación es controvertida.
¿A qué sumamos todo esto?
Los investigadores desarrollaron una sección transversal de captura para el espacio de fase del Sistema Solar y luego calcularon cuántos planetas errantes hay en las cercanías de nuestro Sistema Solar. En nuestro vecindario solar, que se extiende hasta un radio de seis parsecs alrededor del Sol, hay 131 estrellas y enanas marrones. Los astrónomos saben que al menos varias de ellas albergan planetas, y es muy posible que todas ellas alberguen planetas que aún no hemos detectado.
Cada millón de años, aproximadamente dos de nuestros vecinos estelares se acercan a unos pocos años luz de la Tierra. “Sin embargo, se espera que seis estrellas pasen cerca en los próximos 50.000 años”, escriben los autores.
El límite exterior de la Nube de Oort está a aproximadamente 1,5 años luz de distancia, por lo que algunos de estos encuentros estelares podrían fácilmente desalojar objetos de la nube y enviarlos hacia el Sistema Solar interior. Esto ya ha sucedido muchas veces, ya que la nube es probablemente la fuente de cometas de período largo. Los investigadores identificaron aberturas en el espacio de fases del Sistema Solar que podrían permitir que algunos de estos objetos, o ISOs o planetas rebeldes, alcancen una captura débil permanente.
Son aberturas en la esfera Hill del Sol, una región donde la gravedad del Sol es la fuerza gravitatoria dominante para capturar satélites. Estas aberturas están a 3,81 años luz de distancia del Sol en la dirección del centro galáctico o en dirección opuesta a él.
“La captura débil permanente de objetos interestelares en el Sistema Solar es posible a través de estas aberturas”, afirman los autores. “Se moverían caóticamente dentro de la esfera de Hill hasta quedar atrapados permanentemente alrededor del Sol, lo que llevaría un tiempo arbitrario de una cantidad infinita de ciclos”.
Estos objetos nunca colisionarían con el Sol y podrían ser capturados permanentemente. “Un planeta errante podría perturbar las órbitas de los planetas que podrían ser posibles de detectar”, concluyen.
Todavía estamos en las primeras etapas de la comprensión de los ISO y los planetas erráticos. Sabemos que están ahí, pero no sabemos cuántos ni dónde están. El Observatorio Vera Rubin podría abrirnos los ojos a esta población de objetos. Incluso podría mostrar cómo se agrupan en algunas regiones y evitan otras. Según este trabajo, si están cerca de cualquiera de las aberturas en la esfera de Hill del Sol, podríamos tener un visitante que decida quedarse.
Fuente: Universe Today.