太陽系可以捕捉路過的流浪行星嗎？新研究表明有機會

當一顆居無定所的流浪行星衝過太陽系附近，太陽能否適時捕捉它，並為它提供新的定居家園？

2017 年，Pan-STARRS1 天文台發現一個以每秒 38.3 公里速度衝過太陽系的物體，也就是第一個被確認為星際物體（ISO）的斥候星（Oumuamua）；2019 年，流浪彗星2I/鮑里索夫彗星（Comet 2l/Borisov）做了同樣事情，這是迄今僅有 2 個已確認訪問太陽系的獨立天體。

太陽系歷史悠久，過去數十億年肯定有其他獨立系統訪問過太陽系，將來也還會有，於是天文學家好奇，如果今天路過的是一顆流浪行星，太陽系有機會捕捉它嗎？如果已經成熟平靜的太陽系突然多了一個成員又會發生什麼事？

這是一個有趣的思想實驗，一切取決於新物體質量與最終所處軌道，即「相空間（phase space）」。

相空間是一種數學上的描述，可表示一個系統所有可能狀態的空間，每個可能狀態都有一相對應的點，就像一個多維空間，包含太陽周圍所有可能的軌道配置。

太陽系的相空間包括兩種捕捉點類型：弱捕捉點、永久捕捉點，前者是物體可暫時被拉入半穩定軌道的區域，這些點通常是物體重力邊界相交處，更像引力推動結果；後者是物體被永久捕捉到穩定軌道的區域，維持軌道精確配置的關鍵在於物體的角動量和能量。

▲ 在距離太陽約 3.81 光年與銀心相反的方向，存在星際天體進入太陽希爾球的小開口。（Source：pixabay）

相空間座標任何細微變化都可使物體在永久捕捉狀態與弱捕捉狀態切換，出於相同原因，星際物體、流浪行星任何細微差異也可能導致它們陷入這些點，研究人員認為，原本在太空流浪的物體一旦保持被太陽系捕捉的狀態，就會成為永遠無法逃回星際空間的太陽系新天體，下半輩子都在太陽系內運行，且不會與太陽發生碰撞。

研究人員還開發了太陽系相空間捕獲截面，計算太陽系附近有多少顆流浪行星，分析表明太陽附近 20 光年內有 131 顆恆星和棕矮星，其中至少幾顆帶有我們已知或尚未偵測到的行星，預計有 6 顆恆星將在未來 5 萬年內近距離掠過太陽系。

而研究人員也確定距太陽 3.81 光年與銀心相反的方向，存在進入太陽希爾球（Hill sphere）的「入口」，若星際物體從此進入，它們會在希爾球內混亂移動，最終被太陽系永久捕捉。

如果我們留心觀測靠近太陽希爾球的任何入口，或許就能見證一位星際訪客決定留下，成為太陽系永久居民。

新論文發表在《Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy》。

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（首圖來源：pixabay）