إنها تجربة فكرية مثيرة للاهتمام؛ فبينما كان بوريسوف وأومواموا أجسامًا أصغر حجمًا، فإن كوكبًا متجولًا أكثر ضخامة ينضم إلى نظامنا الشمسي قد يُحدث فوضى مدارية. وقد يُغير ذلك مسار الحياة على الأرض، على الرغم من أن ذلك أمرٌ غير محتمل للغاية.

ما مدى احتمالية هذا السيناريو؟ تُحدد مذكرة بحثية جديدة في مجلة *الميكانيكا السماوية وعلم الفلك الديناميكي* كيف يمكن لنظامنا الشمسي أن يلتقط جسيمًا بين نجمي. عنوانها “الالتقاط الدائم في النظام الشمسي“، وكاتباها هما إدوارد بيلبرونو من قسم العلوم الرياضية في جامعة يشيفا، وجيمس غرين، الذي كان يعمل سابقًا في ناسا وهو الآن من جهود علوم الفضاء.

يُمثّل فضاء الطور تمثيلًا رياضيًا يصف حالة نظام ديناميكي مثل نظامنا الشمسي. يستخدم فضاء الطور إحداثيات تمثل كلًا من الموقع والزخم.

يشبه ذلك فضاءً متعدد الأبعاد يحتوي على جميع التكوينات المدارية الممكنة حول الشمس. يلتقط فضاء الطور حالة النظام الديناميكي من خلال تتبع خصائص كل من الموقع والزخم. يحتوي فضاء طور نظامنا الشمسي على نقاط التقاط حيث يمكن أن يجد نفسه جسمًا صغيرًا مرتبطًا جاذبيًا بالشمس.

يُعد فضاء الطور معقدًا ويستند إلى ميكانيكا هاملتون. تدخل أمور مثل الانحراف المداري، والمحور شبه الرئيسي، والميل المداري كلها فيه. يُفهم فضاء الطور على أفضل وجه كمناظر طبيعية متعددة الأبعاد.

يتضمن فضاء طور نظامنا الشمسي نوعين من نقاط التقاط: ضعيفة ودائمة.

تُعَد نقاط الالتقاط الضعيفة مناطق في الفضاء يمكن أن يجذب فيها جسم ما مؤقتًا إلى مدار شبه مستقر. غالبًا ما توجد هذه النقاط حيث تلتقي الحواف الخارجية لحدود الجاذبية للأجسام. إنها أشبه بدفع جاذبي خفيف أكثر من كونها تبنيًا مداريًا.

أما نقاط الالتقاط الدائمة فهي مناطق في الفضاء يمكن أن يُلتقط فيها جسم ما بشكل دائم في مدار مستقر. تُعَدّ الزخم الزاوي للكائن وطاقته تكوينًا دقيقًا يسمح له بالحفاظ على مداره. في الأنظمة الكوكبية، تُعَد نقاط الالتقاط الدائمة هذه تكوينات مدارية مستقرة تستمر لفترات زمنية طويلة للغاية.

يُعَد فضاء طور نظامنا الشمسي شديد التعقيد ويتضمن العديد من الأجسام المتحركة وإحداثياتها المتغيرة. يمكن أن تسمح التغيرات الطفيفة في إحداثيات فضاء الطور للأجسام بالانتقال بين حالات الالتقاط الدائمة وحالات الالتقاط الضعيفة. وبالمثل، يمكن أن تؤدي الاختلافات الطفيفة في الأجسام المعزولة أو الكواكب المتجولة إلى دخولها هذه النقاط.

يصف المؤلفون في ملاحظاتهم البحثية التقاط الجسم بشكل دائم على النحو التالي: “يحدث التقاط الجسم الصغير P بشكل دائم حول الشمس S من الفضاء بين النجوم عندما لا يستطيع P الهروب مرة أخرى إلى الفضاء بين النجوم ويبقى محاصراً داخل النظام الشمسي طوال الوقت في المستقبل، متحركاً بدون اصطدام مع الشمس.”

سيلاحظ الدقيقون أنه لا يمكن أن يبقى شيء كما هو طوال الوقت، لكنّ المعنى قائم.

تعمق باحثون آخرون في هذا السيناريو، لكن هذا العمل يمضي خطوة أبعد. ويكتبون: “بالإضافة إلى كونه محاصراً بشكل دائم، فإن P محاصر ضعيفاً أيضاً”.

يدور هذا حول مشكلة الأجسام الثلاثة التي يصعب حلها بشكلٍ سيء السمعة. وعلى عكس الأبحاث السابقة، التي تستخدم المشتري كجسم ثالث، يستخدم هذا العمل قوة المد والجزر للمجرة كجسم ثالث، بالإضافة إلى P و S.

\”يُوضحون في ورقتهم البحثية أنَّ هذه القوة المدّية لها تأثيرٌ مُلحوظٌ على بنية فضاء الطور بالنسبة إلى مدى السرعة والمسافة من الشمس التي نعتبرها.\”

تركّز الورقة البحثية على الطبيعة النظرية لفضاء الطور والالتقاط بواسطة النظير. وهي تدرس \”الخصائص الديناميكية والطوبولوجية لنوع خاص من الالتقاط الدائم، يُسمى الالتقاط الضعيف الدائم الذي يحدث لوقتٍ لانهائي.\”

لن يهرب الجسم المُلتقط ضعيفًا بشكل دائم أبدًا، لكنه لن يصل أبدًا إلى مدارٍ ثابتٍ ومتسق. فهو يقترب بشكل مقارب من مجموعة الالتقاط دون الاصطدام بالشمس.

لا يوجد الكثير من الجدل حول وجود الكواكب المُتجولة، على الأرجح بأعدادٍ كبيرة. تتكوّن النجوم في مجموعات تتشتت في النهاية على مساحة أوسع. وبما أن النجوم تستضيف الكواكب، فسوف تتشتت بعض هذه الكواكب من خلال التفاعلات الجاذبية قبل أن تكتسب النجوم المتزامنة بعضًا من الانفصال عن بعضها البعض.

يشرح المؤلفون: “سيتشكل الهيكل النهائي لأي نظام شمسي نتيجة تشتت الكواكب فيما بينها بالإضافة إلى التحليق النجمي لأنظمة النجوم المجاورة التي في طور التكوين، حيث أن اللقاءات القريبة يمكن أن تسحب الكواكب والأجرام الصغيرة خارج النظام، مما يخلق ما يسمى بالكواكب المتجولة”.

يكتب المؤلفون، مشيرين إلى أن هذا الادعاء مثير للجدل: “عندما تؤخذ معًا، فإن طرد الكواكب من التشتت المبكر للكواكب واللقاءات النجمية وفي التطور اللاحق لنظام شمسي متعدد الكواكب يجب أن يكون شائعًا، ويدعم الأدلة على وجود عدد كبير جدًا من الكواكب المتجولة التي تطفو بحرية في الفضاء بين النجوم والتي ربما تتجاوز عدد النجوم”.

إذن، ما هو مجموع هذا كله؟

طور الباحثون مقطعًا عرضيًا للاحتجاز لفضاء طور النظام الشمسي، ثم حسبوا عدد الكواكب المتجولة الموجودة في جوار نظامنا الشمسي.

في جوارنا الشمسي، الذي يمتد إلى نصف قطر ستة فرسخ فلكي حول الشمس، يوجد 131 نجمًا ونجمًا قزمًا بنيًا. يعلم الفلكيون أن العديد منها على الأقل يضم كواكب، وقد يضم جميعها كواكب لم نكتشفها بعد.

كل مليون سنة، يقترب نجمين من جيراننا النجوم من الأرض على مسافة بضعة سنوات ضوئية. ويكتب المؤلفون: “ومع ذلك، من المتوقع أن تمر ستة نجوم بالقرب من الأرض في الخمسين ألف سنة القادمة”.

يبلغ الحد الخارجي لسحابة أورت حوالي 1.5 سنة ضوئية، لذلك فإن بعض هذه اللقاءات النجمية يمكن أن تزيل بسهولة أجسامًا من السحابة وترسلها نحو النظام الشمسي الداخلي. وقد حدث هذا بالفعل عدة مرات، حيث يُرجح أن تكون السحابة مصدر المذنبات طويلة المدى.

”

حدد الباحثون فتحات في فضاء طور النظام الشمسي والتي يمكن أن تسمح لبعض هذه الأجسام، أو الأجسام الشمسية الداخلية أو الكواكب المتجولة، بالوصول إلى احتجاز ضعيف دائم.

إنها فتحات في مجال هيل للشمس Hill sphere، وهي منطقة تكون فيها جاذبية الشمس هي القوة الجاذبية السائدة لالتقاط الأقمار الصناعية. تقع هذه الفتحات على بعد 3.81 سنة ضوئية من الشمس في اتجاه مركز المجرة أو في الاتجاه المعاكس.

يذكر المؤلفون: “إنّ الأسر الضعيف الدائم للأجسام بين النجوم في النظام الشمسي ممكنٌ من خلال هذه الفتحات. ستتحرك هذه الأجسام بشكلٍ فوضوي داخل كرة هيل إلى أن تُسرّ بشكلٍ دائم حول الشمس، مما يستغرق وقتًا طويلًا بشكلٍ تعسفي عبر دوراتٍ لا نهائية”.

لن تصطدم هذه الأجسام بالشمس أبدًا، ويمكن التقاطها بشكل دائم. ويخلصون إلى القول: “إنّ كوكبًا طائشًا قد يُعيق مدارات الكواكب، وهو ما قد يكون من الممكن اكتشافه”.

ما زلنا في المراحل الأولى من فهم الأجسام بين النجوم والكواكب الطائشة. نعلم أنها موجودة، لكننا لا نعرف عددها أو أماكنها. قد يُسهم مرصد فيرا روبين في الكشف عن هذه المجموعة من الأجسام. وقد يُظهر حتى كيف تتجمع في بعض المناطق وتتجنب أخرى.

ووفقًا لهذا البحث، إذا كانت هذه الأجسام قريبة من أي من الفتحات في كرة هيل الشمسية، فقد يكون لدينا زائرٌ يقرر البقاء.

نُشر هذا المقال في الأصل بواسطة Universe Today. اقرأ المقال الأصلي.