Появление межзвёздных объектов (МЗО) Оумуамуа и кометы Борисова в 2017 и 2019 годах соответственно вызвало всплеск интереса. Что это были за объекты? Откуда они взялись? К сожалению, они не задержались и не стали сотрудничать с нами по вопросу по их детального изучения. Тем не менее, они нам кое-что рассказали: объекты внутри Млечного Пути перемещаются по всей Галактике.

Мы не знаем, откуда взялся тот или иной МЗО, но их должно быть больше — гораздо больше. Сколько ещё объектов из наших звёздных соседей могут посещать нашу Солнечную систему?

Звёздная система Альфа Центавра (АЦ) — наш ближайший звёздный сосед, состоящий из трёх звёзд: Альфа Центавра A и Альфа Центавра B, составляющие близко взаимодействующую пару, и Проксима Центавра, тусклый красный карлик. Вся система AЦ движется к нам, и это даёт прекрасную возможность изучить, как материал может перемещаться между Солнечными системами.

Новое исследование, которое будет опубликовано в журнале Planetary Science Journal, изучает, сколько материала из АЦ может достичь нашей Солнечной системы и сколько уже находится здесь. Оно озаглавлено «Исследование доставки межзвёздного материала: Альфа Центавра». Авторы работы — Коул Грег и Пол Вигерт.

Исследование показывает, что в наших окрестностях потенциально может существовать большое количество материала, прибывшего из системы АЦ. Авторы пишут, что «в настоящее время число объектов из системы АЦ диаметром более 100 м в пределах нашего облака Оорта составляет 10^6», или 1 миллион. Однако обнаружить эти объекты крайне сложно. Большинство из них, скорее всего, находятся в облаке Оорта, на большом расстоянии от Солнца. Пара исследователей объясняет, что «наблюдаемая доля таких объектов остаётся низкой» и что существует лишь один шанс на миллион, что один из них находится в пределах 10 а.е. от Солнца.

*Эта анимация демонстрирует некоторые результаты исследования. «Орбита Альфы Центавра вокруг галактического центра в плоскостях xy и yz (верхний ряд), а также орбиты выбросов из Альфы Центавра в координированной системе координат (нижний ряд). Наше Солнце (Sol) обозначено чёрным шестиугольником, а его орбитальный путь — серой сплошной линией (только верхний ряд). Расположение и путь Альфы Центавра показаны жёлтой звездой и сплошной синей линией (только верхний ряд). В нижнем ряду кадр наблюдения следует за Альфой Центавра по её орбите, сохраняя ориентацию: ось y направлена к галактическому центру (синяя стрелка), а скорость Альфы Центавра направлена к -x (чёрная стрелка). Этот стоп-кадр сделан в момент t=+3000 лет (то есть через 3000 лет от текущей эпохи) после ~100 млн лет интеграции. Цвета эжекторов отражают 3-е измерение положения, за исключением того, что любой объект, который в любой момент окажется в пределах 100 000 а.е. от Солнца, выделена красным цветом. Схема показывает временную эволюцию от t= -100 млн лет до t= 10 млн лет», — пишут авторы.

Исследователи провели моделирование, чтобы определить, сколько материала из системы АЦ может достичь нас. Моделирование охватывает 110 миллионов лет — от t= -100 млн до t= 10 млн лет. За это время АЦ выбросила 1 090 000 объектов. Они летели в случайных направлениях с разными скоростями, и лишь небольшое их количество приблизилось к Солнцу. «Лишь небольшая часть выбросов АЦ оказалась на расстоянии большого сближения с Солнцем. В общей сложности 350 объектов сблизились с Солнечной системой, что составляет ~0,03% от общего количества выбросов», — поясняют авторы.

Исследование показывает, что существуют правдоподобные пути, по которым объекты из АЦ могут достичь нашей Солнечной системы. Насколько крупными они могут быть?

По мнению авторов, мелкие объекты, которые в атмосфере Земли выглядят как метеоры, вряд ли долетят до нас. На пути их ждёт слишком много сил, включая магнитные поля, сопротивление межзвёздной среды и разрушение в результате распыления или столкновений. «Мелкие объекты, пролетающие через межзвёздную среду (МЗС), подвержены ряду эффектов, которые здесь не смоделированы», — объясняют они.

Они вычислили минимальный размер объектов, способных преодолеть этот путь. «Мы извлекли соответствующие параметры для каждого из 350 сблизившихся с Солнцем объектов из нашего моделирования и вычислили минимальный размер, необходимый для того, чтобы объект, движущийся по этой траектории, преодолел все три препятствия», — пишут авторы. Они обнаружили, что частица с медианой в 3,30 микрометра может пережить это путешествие.

«При таком размере и скорости частица может пройти 125 пк в МЗС, прежде чем разрушение станет почти неизбежным, 4200 пк против сопротивления МЗС и только 1,5 пк с учётом магнитных сил, и, таким образом, наши типичные частицы по большей части ограничены магнитными силами, — объясняют исследователи. — Фактически, все наши частицы ограничены магнитными силами». Авторы также отмечают, что частицы таких крошечных размеров не получится обнаружить метеоритными радарами, такими как Zephyr Meteor Radar Network.

Уточнению этих результатов мешает наше слабое понимание скорости выброса вещества в Солнечной системе, на котором отчасти основано исследование. «К сожалению, скорость выброса вещества из Альфа Центавры плохо поддаётся определению», — пишут Грег и Вигерт.

Однако, несмотря на это, исследование показывает, что некоторые объекты из этой системы могут достичь нас и уже находятся здесь. Большинство из них летело менее 10 млн лет, чтобы добраться до нас, но их размер должен быть больше 10 микрон, чтобы выдержать это путешествие. По оценкам исследователей, в настоящее время около 10 частиц с Альфы Центавра становятся метеорами, которые можно обнаружить в атмосфере Земли, а в ближайшие 28 000 лет их число увеличится в десять раз.

Это исследование представляет собой конкретный пример того, что наша Солнечная система не является чем-то изолированным. Если материал из одних звёздных систем может свободно перемещаться в другие, это ещё немного дополняет картину формирования планет. Если в АЦ действительно есть экзопланеты, то некоторые из достигающих нас материалов могут быть из того же запаса, из которого там сформировались планеты. Возможно, удастся узнать что-то об этих планетах напрямую, не преодолевая огромное расстояние между нами и Альфой Центавра.

«Глубокое понимание механизмов, с помощью которых материал может быть перенесён с Альфы Центавра в Солнечную систему, не только углубляет наши знания о межзвёздном транспорте, но и открывает новые пути для изучения взаимосвязанности звёздных систем и потенциала обмена материалом в Галактике», — заключают авторы.