Det borde finnas interstellära kometer som gömmer sig i vårt solsystem efter att ha gjort en resa på många ljusår. Kanske har vi redan sett en men trodde att det var en "normal" komet som bildades i solsystemet, enligt Tom Hands, astrofysiker vid universitetet i Zürich och medlem av NCCR PlanetS.

Kometer har fascinerat mänskligheten i århundraden. Var kommer dessa exotiska föremål ifrån? Enligt den mest populära teorin som föreslagits av den holländska astronomen Jan Oort, under en mycket tidig fas av solsystemets bildning, de jättelika planeterna spred föremål i de yttre områdena långt borta från solen. Där, de isiga stenarna och dammpartiklarna bildade ett slags moln. Stjärnor som passerar kan sprida dessa objekt tillbaka till det inre solsystemet, där vi observerar dem som kometer. Kommer från Oorts moln, dessa långtidskometer behöver ofta mer än 200 år för en bana runt solen.

"Vi presenterar ett andra potentiellt ursprung för sådana kometer, " säger Tom Hands, postdoc vid Institutet för beräkningsvetenskap vid universitetet i Zürich:"De [kunde ha] fångats ur det interstellära rymden i det relativt korta förflutna."

Två interstellära besökare skapade rubriker de senaste åren. Under 2017, det första sådant föremålet upptäcktes, en asteroidliknande kropp som heter 'Oumuamua. I augusti 2019 hittade amatörastronomen Gennady Borisov en komet som kom från det interstellära rymden och kommer att lämna solsystemet igen. "Oumuamua och kometen Borisov är båda rester av planetbildning i andra solsystem, på samma sätt tros våra kometer och asteroider vara resterna av planetbildning i vårt solsystem.

Simulerar 400 miljoner objekt

I kölvattnet av upptäckten av de två första interstellära objekten, Tom Hands och Walter Dehnen vid universitetet i München, Tyskland, använde datorsimuleringar för att studera hur interstellära objekt kunde fångas av vårt solsystem. "Dessa fripassagerare bildas runt avlägsna stjärnor innan de kastas mot oss, gör en resa på många ljusår innan de möter Jupiter och fångas in i solsystemet, " förklarar Hands. "Vi simulerade 400 miljoner sådana kroppar när de närmade sig solen och Jupiter." Forskarna använde realistiska hastigheter för dessa objekt baserat på data från GAIA-uppdraget, och studerade hur de interagerar med Jupiter på sin resa genom solsystemet.

Detta arbete utfördes på VESTA-klustret vid universitetet i Zürich. "Vi använde en avancerad kod som körs på grafikprocessorer snarare än traditionella datorprocessorer för att göra det möjligt för oss att simulera ett så stort antal objekt på kort tid, " förklarar Hands. "Simuleringarna tog två dagar totalt med cirka 70 grafikkort. [Det skulle ha tagit] ungefär 140 dagar om vi bara hade använt ett kort och mycket, mycket längre om vi hade använt en vanlig stationär datorprocessor."

Resultaten av simuleringarna som nu publiceras i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society ( MNRAS ) avslöjar att i en liten minoritet av fallen, objektens banor ändras tillräckligt av Jupiter att de binds till solsystemet. "Även om sannolikheten för fångst är liten, det kan finnas allt från några hundra till hundratusentals av dessa främmande kometer som kretsar runt solen, säger astrofysikern.

Infångade föremål är vanligtvis på banor som är mycket lika de för långtidskometer som mänskligheten har observerat i århundraden, vilket tyder på att de gömmer sig i klarsynt. "Om vi ​​kunde identifiera en, vi skulle ha en verklig möjlighet att studera sammansättningen av material som bildas i andra solsystem i nära detalj, säger Hands.

ESA har nyligen valt ut ett uppdrag kallat Comet Interceptor som är utformat för att göra en förbiflygning av en långperiodisk eller interstellär komet. Universitetet i Bern kommer att tillhandahålla kamerasystemet och masspektrometern för detta uppdrag, och kommer att söka efter skillnader mellan dessa objekt och de kometer som är kända för att ha sitt ursprung i vårt solsystem.

I en tidigare tidning publicerad i maj 2019, Händer och kollegor studerade hur nära interaktioner mellan stjärnor i deras födelsekluster påverkar kometerna och asteroiderna som bildas runt varje stjärna. De fann att föremål kan bli befriade och lämnas "fritt svävande" i galaxen, eller alternativt "stulen" av andra stjärnor. Detta ledde till att de antydde att Oortmolnet delvis kan befolkas av objekt som bildades runt andra stjärnor men som sedan fångades av solen i dess födelsekluster för miljarder år sedan. Denna senaste studie undersöker fångsten av fritt flytande asteroider och kometer, som kan ha befriats från sin moderstjärna genom den mekanism som visades i den tidigare studien.