Новое исследование, проведенное германскими, корейскими и американскими учеными, показало, что эрозия, вызванная действием космического излучения, серьезно ограничивает продолжительность жизни ледяных межзвездных астероидов вроде Оумуамуа и кометы Борисова. Хотя изначально ледяных межзвездных объектов может быть намного больше, они, как правило, просто не могут прожить достаточно долго, чтобы долететь до других звездных систем. Статья об этом опубликована на сайте препринтов arXiv.org, но еще не прошла рецензирования. Ведущий автор — Во Хонг Минь Фан из Ахенского университета в Германии.
Пока известно только о двух межзвездных объектах, которые посетили Солнечную систему. Это Оумуамуа и комета 2I/Борисова. Есть еще третий возможный кандидат, обозначаемый как CNEOS 2014-01-08.
Предыдущие исследования показали, что Оумуамуа может быть остатком от ледяного объекта из другой звездной системы, похожего на Плутон. В этом сценарии Оумуамуа появился на свет где-то в рукаве Персея около 0,5 млрд лет назад. Первоначальный диаметр Оумуамуа мог составлять 10-50 км – все зависит от того, насколько интенсивной бомбардировке космическими лучами он подвергался во время своего межзвездного тешествия.
Были рассмотрены четыре типа ледяных объектов: состоящих из азота (N2), монооксида углерода (CO), диоксида углерода(CO2) и метана (CH4). Космические лучи в межзвездной среде оказывают разное эрозионное воздействие на эти типы льда. Также было рассмотрено влияние на межзвездные ледяные объекты столкновений с окружающим газом в межзвездной среде. Воздействие космических лучей может сильно варьироваться, соответственно, и время эрозии для разных объектов также может сильно различаться в зависимости от потоков космических лучей. То же самое верно и для межзвездного газа.
Для объектов, возникших на расстояниях около 16 тыс. световых лет и движущихся со скоростью 10 км/с, их минимальные начальные размеры должны составлять от 3 до 10 км для обычных типов льдов и метана, при условии, что поток космических лучей аналогичен нашему локальному. При более интенсивных потоках космического излучения дальность возникновения подобных объектов уменьшается до 13 тыс. световых лет.
С другой стороны, можно рассматривать все варианты формирования ледяных объектов, оценивать их изначальный размер и таким образом устанавливать, на какие расстояния они могли в конечном счете удалиться от места своего происхождения в зависимости от скорости. Эффект эрозии от столкновений с газом внутри звездной системы тем сильнее, чем выше скорость объекта. Однако, с другой стороны, чем медленнее движется ледяной астероид, тем более длительное время он подвергается воздействию космических лучей, а это означает, что он должен сильнее разрушиться.
На приведенном графике по горизонтали отложена скорость объекта, а по вертикали — максимальное расстояние до места рождения для двух разных вариантов интенсивности воздействия космических лучей. В графике рассматриваются лишь объекты радиусом 10 км. Зеленая вертикальная линия соответствует скорости объекта 10 км/с, что сопоставимо со скоростью Оумуамуа.
Подобного рода исследования находятся пока лишь на начальной стадии. В число авторов этой работы входит известный астрофизик Абрахам Лёб, последнее время выступавший со многими излишне смелыми, по мнению ряда его коллег, гипотезами. Так, в ноябре 2018 года он предположил, что Оумуамуа может быть зондом, намеренно отправленным на Землю инопланетной цивилизацией.
Оумуамуа был открыт в октябре 2017 года, когда он находился в 30 млн км от Земли. Первоначально этот объект считался кометой, но вскоре был переклассифицирован как инозвездный астероид. Оумуамуа имеет сигарообразную форму — его длина (порядка 400 м) в десять раз превышает толщину. По словам астрономов, подобная вытянутость форм никогда ранее не встречалась среди комет или астероидов Солнечной системы. По результатам спектроскопии астрофизики предположили, что астероид состоит изо льда и покрыт ледяной коркой, богатой органическими веществами.
Комета 2I/Борисова — первая межзвездная комета, открытая астрономом-любителем Геннадием Борисовым 30 августа 2019 года с помощью 65-сантиметрового телескопа собственной разработки и позже обнаруженная на снимках космического телескопа Hubble.
Авторы новой работы отмечают, что нужно получить больше информации о том, как космические лучи воздействуют на межзвездные ледяные объекты, чтобы уверенно восстановить их маршрут. «Из этого примера также ясно, что более подробное изучение пространственного профиля галактических космических лучей может помочь пролить свет на происхождение межзвездных объектов, проходящих через Солнечную систему», — пишут они.
«Было бы полезно провести детальное моделирование распределения космических лучей в галактическом диске, чтобы установить более строгие ограничения на место рождения известных межзвездных астероидов. Это помогло бы нам прояснить их происхождение», – заключают авторы исследования.
По мере того, как в ближайшие несколько лет появятся новые средства наблюдения, обсерватории и космические инструменты, мы обязательно будем открывать все больше и больше таких объектов, причем еще тогда, когда они лишь появляются на границах Солнечной системы, и когда-нибудь к одному из них наперехват отправится автоматическая межпланетная станция. Об этом говорил в интервью ведущий научный сотрудник Лаборатории реактивного движения NASA Вячеслав Турышев.
ESA планирует запустить миссию Comet Interceptor в 2029 году. Этот аппарат разместится в точке Лагранжа L2 системы Солнце — Земля и будет ждать. Он может провести там три года и дождаться прибытия достижимой долгопериодической кометы. Тогда его можно будет отправить на изучение этой кометы. Подобный перехватчик также может быть использован для изучения межзвездных объектов, но появился еще один проект, специально задуманный для изучения межзвездных астероидов, — Project Lyra. Это межпланетная станция с новейшей ядерной силовой установкой, которая к тому же использует гравитацию Юпитера для того, чтобы с помощью этого гравитационного маневра ускориться и быстрее попасть во внешнюю часть Солнечной системы.