بخشی از زمین در معرض خطر بالاتری برای برخورد توسط یک جسم بین‌ستاره‌ای است
ما از سه جسم بین‌ستاره‌ای (ISO) می‌دانیم که به سامانهٔ خورشیدی داخلی ما سر زده‌اند. اوومواموا اولین این‌ها بود که در سال ۲۰۱۷ ظاهر شد و سپس ناپدید شد.
۲I/بوریسوف، یک دنباله‌دار بین‌ستاره‌ای، پس از آن در سال ۲۰۱۹ ظاهر شد. و هم‌اکنون، دنباله‌دار بین‌ستاره‌ای ۳I/اتلس در حال عبور از سامانهٔ خورشیدی داخلی گرم‌شده توسط خورشید است.
تعداد بسیار زیادی از ISOها حتماً در طول تاریخ طولانی سامانهٔ خورشیدی، که ۴٫۶ میلیارد سال است، از آن عبور کرده‌اند. احتمال دارد که برخی از آنها به زمین برخورد کرده باشند.
مرتبط: چرا دنباله‌دار بین‌ستاره‌ای ۳I/ATLAS این‌قدر عجیب به‌نظر می‌رسد – و چرا موجودات فرازمینی نیستند
شاید ISOها باعث برخی از دهانه‌کوه‌های برخوردی باستانی شوند که بقایای آنها را هنوز امروز می‌توان مشاهده کرد، نظیر ساختار ضربه‌ای Vredefort.
سامانهٔ خورشیدی ما امروز بسیار آرام‌تر از گذشته است. اوایل تاریخ خود، توسط برخوردهای آشوب‌ناک شکل می‌گرفت. هم‌اکنون سنگ‌ها و برخوردها کمتر شده‌اند، چرا که بخش عمدهٔ سنگ‌ها به سیارات زمینی تجمیع شده‌اند.
اما این‌بار در مورد ISOها صادق نیست. دلیلی وجود ندارد که بگوییم تعداد ISOهایی که به سامانهٔ خورشیدی ما وارد می‌شوند، کمتر از گذشته است.
یعنی آنها خطر برخورد به زمین را به همراه دارند. آیا راهی برای کمی‌کردن این خطر وجود دارد؟
تحقیقات جدیدی با عنوان «تقسیم‌بندی اجسام بین‌ستاره‌ای برخوردی به زمین» سعی در درک این خطر دارد. نویسندهٔ اصلی داریل سلیگمن است، استاد کمکی در دپارتمان فیزیک و نجوم دانشگاه ایالتی میشیگان. مقاله به‌صورت آنلاین در سایت arxiv.org در دسترس است.
نویسندگان می‌نویسند: «در این مقاله عناصر مداری، تابش‌های جهت‌دار و سرعت‌های پیش‌بینی‌شدهٔ اجسام بین‌ستاره‌ای برخوردی به زمین را محاسبه می‌کنیم.»
کار آنها تعداد ISOها را محاسبه نمی‌کند، زیرا هیچ محدودیتی برای تعداد این اجسام وجود ندارد. پژوهش آنها صرفاً به توزیع پیش‌بینی‌شدهٔ این اجسام می‌پردازد.
در رابطه با منبع ISOها، آنها بر پویایی‌های ستاره‌های M تمرکز می‌کنند. ستارگان M که به‌نام کوتوله‌های سرخ نیز شناخته می‌شوند، پرجمعیت‌ترین نوع ستاره در کهکشان راه شیری هستند. پس به‌نظر می‌رسد که اکثر ISOها به‌دلیل تعداد زیاد، از سامانه‌های خورشیدی کوتوله‌های سرخ بیرون رانده می‌شوند.
اما نویسندگان اعتراف می‌کنند که این فرض تا حدی دلخواه است.
آنها توضیح می‌دهند: «این انتخاب به‌وضوح تا حدی دلخواه است، چون پویایی‌های اجسام بین‌ستاره‌ای محدود نشده‌اند.»
پژوهشگران از شبیه‌سازی‌ها برای درک این مسأله استفاده کردند.
پژوهشگران می‌نویسند: «ما یک جمعیت مصنوعی حدود ~۱۰10 جسم بین‌ستاره‌ای با پویایی‌های ستارگان M تولید می‌کنیم تا حدود ~۱۰4 جسم برخوردی به زمین به‌دست آوریم.»
شبیه‌سازی‌های آنها نشان می‌دهد که ISOها دو برابر احتمال می‌آیند از دو جهت: رأس خورشیدی و صفحهٔ کهکشانی.
رأس خورشیدی جهت‌گیری است که خورشید نسبت به همسایگان خورشیدی‌اش دنبال می‌کند؛ به‌عبارت دیگر، مسیر عبور خورشید در کهکشان راه شیری است. چون سامانهٔ خورشیدی در این جهت حرکت می‌کند، ISOها احتمالاً بیشتر از رأس خورشیدی می‌آیند. این شبیه رانندگی با خودرو و برخورد به قطرات بیشتری از باران است.
صفحهٔ کهکشانی ناحیهٔ صاف و دیسکی است که کهکشان راه شیری در آن قرار دارد. از آنجا که بیشتر ستارگان دیگر در این ناحیه متمرکز هستند، ISOها احتمالاً از این منطقه می‌آیند. ISOهای که از سمت جلو می‌آیند، سطح برخوردی بیشتری دارند.
شبیه‌سازی‌ها همچنین نشان می‌دهند که ISOهای ناشی از رأس خورشیدی و صفحهٔ کهکشانی سرعت بالاتری دارند. اما به‌صورت متناقض، آن‌هایی که می‌توانند به زمین برخورد کنند، سرعت کمتری دارند.
دلیل این امر این است که زیرمجموعهٔ ISOهایی که می‌توانند به زمین برخورد کنند، تمایل دارند که اجسام هیپر بولیک با بیضی بودن کم داشته باشند. گرانش خورشید تأثیر بیشتری بر این اجسام دارد و می‌تواند به‌طور ترجیحی اجسام با سرعت کمتر را شکار کرده و آنها را به مسیرهای عبور از زمین هدایت کند.
فصل‌ها نیز نقش دارند. ISOهایی که بیشترین سرعت برخورد را دارند، احتمالاً در بهار می‌رسند، چون زمین به سمت رأس خورشیدی حرکت می‌کند. اما در زمستان، تعداد بیشتری از برخوردهای احتمالی رخ می‌دهد، زیرا در آن زمان زمین به سمت آنتاپکس خورشیدی قرار دارد، یعنی به سمتی که خورشید از آن دور می‌شود.
در مورد این‌که کدام بخش از زمین بیشترین خطر برخورد با ISO را دارد، عرض‌جغرافیایی‌های کم‌ارتفاع نزدیک به خط استوا بیشترین خطر را دارند. همچنین خطر کمی بالاتر در نیم‌کرهٔ شمالی وجود دارد، جایی که تقریباً ۹۰ درصد جمعیت انسانی ساکن است.
همان‌طور که پیش‌تر توضیح داده شد، این کار تنها برای ISOهایی است که از سامانه‌های کوتوله‌سرخ بیرون رانده شده‌اند.
نویسندگان توضیح می‌دهند: «این توزیع‌ها تنها برای اجسام بین‌ستاره‌ای با پویایی‌های ستارگان M قابل اعمال است. پویایی‌های متفاوتی که فرض می‌شوند، باید توزیع‌های ارائه‌شده در این مقاله را تغییر دهند.» اما آنها همچنین اشاره می‌کنند که نکات اصلی کارشان احتمالاً برای پویایی‌های دیگر نیز صادق است.
پژوهشگران می‌نویسند: «ویژگی‌های برجسته‌ای که در این بخش خلاصه شده‌اند، احتمالاً برای پویایی‌های مختلف نیز صدق می‌کند، شاید با تأثیرید کم یا واضح‌تر در کل.»
قابل تکرار است که این کار تعداد ISOها را پیش‌بینی نمی‌کند. راهی برای اندازه‌گیری این عدد وجود ندارد.
نویسندگان در نتیجه‌گیری می‌نویسند: «در این مقاله عمداً هیچ پیش‌بینی قطعی دربارهٔ نرخ اجسام بین‌ستاره‌ای برخوردی نداریم.»
اما نتایج به مشاهدات آینده با رصدخانهٔ ورا روبین و پروژه LSST (Legacy Survey of Space and Time) کمک می‌کند. این اطلاعات به ستاره‌شناسان ایده‌ای دربارهٔ توزیع ISOهایی که باید توسط VRO شناسایی شوند، می‌دهد.
ما در حال باز کردن چشمانمان به ایدهٔ ISOها هستیم.
این مقاله به ما ایده‌ای می‌دهد که ISOهای برخوردی به زمین از چه سمتی ممکن است برسند، چه زمانی بیشترین احتمال برخورد را دارند و در کجا بیشترین احتمال برخورد را دارند. به‌محض آن‌که VRO و پروژه LSST آغاز به کار کنند، ستاره‌شناسان داده‌هایی به‌دست خواهند آورد که یا این نتایج را تأیید و یا زیر سؤال می‌برد.
این مقاله در ابتدا توسط Universe Today منتشر شد. مقالهٔ اصلی را بخوانید.