När det gäller solsystemkroppar som passerar nära solen, det finns två viktiga effekter som spelar en avgörande roll i orbitalutvecklingen. En av effekterna kommer från den allmänna relativitetsteorin och den andra effekten är från Newtons gravitationsteori.

Förutsägelsen av en periodisk förskjutning i omloppsbanan (som tekniskt kallas precession i himlamekaniken) av Merkurius och den efterföljande bekräftelsen av denna ytterligare förskjutning i omloppsbana från verkliga observationer, var en av de största triumferna inom allmän relativitet som utvecklades av Einstein för cirka 102 år sedan.

Detta är en av de viktiga effekterna som uppstår i solsystemkroppar som passerar nära solen eftersom omloppshastigheterna ökar avsevärt när kroppar kommer nära solen och när hastigheterna ökar avsevärt, relativistiska effekter kan bli viktiga (Figur 1).

Den andra effekten kommer från Jupiters periodiska gravitationspåverkan (tekniskt kallad Kozai-mekanismen inom himlamekaniken) från den Newtonska teorin som gör omloppsbanan smalare och smalare (eller med andra ord, mer och mer elliptisk) och få den kretsande kroppen att komma närmare och närmare solen efter varje efterföljande varv.

Dessa gradvisa gravitationseffekter från Jupiter har lett till produktionen av några exceptionellt spektakulära solbetande kometer (d.v.s. kometer som kommer mycket nära solen och därför mycket ljusa till utseendet från vår planet) i jordens historia.

Tidigare arbeten inom solsystemvetenskap har undersökt dessa effekter separat för vissa kroppar, men i vår nuvarande studie, vi tittar på de intressanta scenarierna när vi har kombinationen av båda dessa effekter i solsystemets kroppar.

Våra beräkningar visar att dessa periodiska gravitationspåverkan från Jupiter kan leda till snabba förbättringar av omloppsförskjutningar på grund av generell relativitetsteori i kraft av att kropparna kommer närmare solen efter varje passage runt solen. Ibland kan kropparna komma extremt nära solen vilket så småningom leder till kollision med solen, inducerad av dessa periodiska effekter från Jupiter.

Ett bra exempel som visar denna egenskap i våra studier är kometen 96P/Machholz 1 som genomgår snabba faser som närmar sig solen och så småningom faller in i solen om cirka 9, 000 år från nutid.

Under sin sista resa strax före kollisionen med solen, vi finner att orbitalförskjutningarna på grund av allmän relativitet kan nå en topp till cirka 60 gånger den för Merkurius omloppsförskjutning, vilket är ett rekordhögt värde i samband med solsystemkroppar som hittills observerats.

Vidare genomgår denna komet en omkastning i sin referensbana (tekniskt kallad en lutningsflik i himlamekaniken) på grund av Jupiters systematiska gravitationseffekter.

Vår studie visar för första gången ett exempel på en solsystemkropp som visar att alla dessa tidigare nämnda effekter och egenskaper överlappar varandra på ett snyggt sätt. Detta gör denna studie ny och unik från tidigare omloppsstudier av liknande solsystemobjekt.

Dessutom finner vi att kombinationen av båda ovan nämnda effekter har viktiga konsekvenser inom området för nedslagsstudier på jorden från små solsystemkroppar. Våra beräkningar visar att även en liten omloppsförskjutning på grund av allmän relativitet kan variera kraftigt det närmaste omloppsavståndet mellan solsystemets kropp och jorden.

Jupiters periodiska effekter kan förstärka de allmänna relativistiska effekterna i vissa solsystembanor. Detta leder till att närliggande scenarier mellan solsystemets kroppar förändras avsevärt.

Detta spelar i sin tur en viktig roll för att studera och bedöma långsiktiga uppskattningar av påverkanshot på jorden, som kan skapa intressanta och anmärkningsvärda egenskaper som kratrar och meteorstormar på vår jord.

Vår planet har bombarderats med olika solsystemkroppar av olika storlekar under hela dess omloppshistoria (Figur 2) och dessa signaturer i form av kratrar fungerar som ett avgörande verktyg för att förstå vår jords utveckling och dynamik (vilket är fokustemat för CEED baserat vid UiO).

De moderna teleskopiska undersökningarna avsöker himlen kontinuerligt för att hitta solsystemobjekt som potentiellt kan komma mycket nära jorden och bli ett hot för vår jord i framtiden.

Dagens exakta observationer med hjälp av stora teleskop i olika delar av världen och detaljerade teoretiska beräkningar utökade med superdatoranläggningar (som USIT NOTUR-beräkningskluster) syftar till att komma fram till bättre modeller i samband med kortsiktiga och långvariga studier av påverkansrisker för att göra jorden en säkrare plats i den större bilden av vår existens.