بخشی از زمین در معرض خطر بیشتری برای برخورد با یک شی بین‌ستاره‌ای است
ما از سه شی بین‌ستاره‌ای (ISO) می‌دانیم که به سامانه خورشیدی داخلی ما سر زدند. اوومواموا اولین این‌ها بود و در سال ۲۰۱۷ ظاهر شد و ناپدید شد.
۲I/بوریسوف، یک دمی بین‌ستاره‌ای، در سال ۲۰۱۹ ظاهر شد. و همین‌اکنون، دمی بین‌ستاره‌ای ۳I/آتلِس از سامانه خورشیدی داخلی گرم‌شده توسط خورشید لذت می‌برد.
تعداد عظیمی از شی‌های بین‌ستاره‌ای احتمالاً در طول تاریخ ۴.۶ میلیارد ساله سامانه خورشیدی ما از آن عبور کرده‌اند. ممکن است برخی از آنها به زمین برخورد کرده باشند.
شاید شی‌های بین‌ستاره‌ای مسئول برخی از دهانه‌های ضربه باستانی باشند که هنوز بقایایشان را می‌توانیم ببینیم؛ مانند ساختار ضربهٔ Vredefort.
سامانه خورشیدی امروز آرام‌تر از گذشته است. در اوائل تاریخ خود، توسط برخوردهای آشوب‌انگیز شکل گرفته بود. امروزه تعداد سنگ‌ها و برخوردها کمتر است چون بخش عمدهٔ سنگ‌ها به سیارات سنگی تجمیع شده‌اند.
اما این‌گونه نمی‌توان دربارهٔ شی‌های بین‌ستاره‌ای گفت. هیچ‌دلیلی برای فکر کردن به اینکه تعداد شی‌های بین‌ستاره‌ای وارد سامانه خورشیدی ما کمتر از گذشته باشد، وجود ندارد.
یعنی این اشیا خطر برخورد به زمین را به‌وجود می‌آورند. آیا راهی برای کمی‌سازی این خطر وجود دارد؟
پژوهش جدیدی تحت عنوان «توزیع اشیای بین‌ستاره‌ای اثرگذار بر زمین» سعی در درک این خطر دارد. نویسندهٔ اصلی داریل سلگمن، استادیار در دپارتمان فیزیک و ستاره‌شناسی دانشگاه ایالت میشیگان است. مقاله به‌صورت آنلاین در arxiv.org در دسترس است.
«در این مقاله ما عناصر مداری، تابش‌ها و سرعت‌های مورد انتظار اشیای بین‌ستاره‌ای اثرگذار بر زمین را محاسبه می‌کنیم»، نویسندگان می‌نویسند.
کارشان تعداد شی‌های بین‌ستاره‌ای را محاسبه نمی‌کند زیرا محدودیتی برای تعداد موجود نیست. تمرکز کارشان صرفاً بر توزیع مورد انتظار این اشیاء است.
در مورد منبع شی‌های بین‌ستاره‌ای، آنها بر «کینماتیک ستارگان M» تمرکز می‌کنند. ستارگان M که به عنوان دمی‌های قرمز نیز شناخته می‌شوند، پرجمع‌ترین نوع ستاره در کهکشان راه شیری هستند. به‌نظر می‌رسد بیشترین شی‌های بین‌ستاره‌ای از سامانه‌های سیاره‌ای ستارگان کوتوله‌قرمز به‌دلیل تعداد زیادشان پرتاب می‌شوند.
با این حال، نویسندگان اعتراف می‌کنند که این فرض تا حدی دلخواه است.
«این انتخاب به‌صراحت تا حدی دلخواه است، چرا که کینماتیک اشیای بین‌ستاره‌ای محدود نشده است»، آنها توضیح می‌دهند.
پژوهشگران برای درک مسئله از شبیه‌سازی‌ها استفاده کردند.
«ما یک جمعیت مصنوعی تقریباً ۱۰10 شی بین‌ستاره‌ای با کینماتیک ستارگان M تولید می‌کنیم تا حدود ۱۰4 شی اثرگذار بر زمین به‌دست آوریم»، پژوهشگران می‌نویسند.
شبیه‌سازی‌های آنها نشان می‌دهد که شی‌های بین‌ستاره‌ای دو برابر احتمال می‌آیند از دو جهت: قلهٔ خورشیدی و صفحهٔ کهکشانی.
قلهٔ خورشیدی جهت حرکت خورشید نسبت به همسایگان خورشیدی‌اش است؛ به‌عبارت دیگر، مسیر خورشید در کهکشان راه شیری. شی‌های بین‌ستاره‌ای به‌دلیل حرکت سامانه خورشیدی به سمت این جهت، احتمال بیشتری برای آمدن از قلهٔ خورشیدی دارند. این مشابه رانندگی در یک خودرو و برخورد بیشتر به باران است.
صفحهٔ کهکشانی ناحیهٔ صاف و دیسکی است که کهکشان را تشکیل می‌دهد. از آنجا که بیشتر ستارگان دیگر در این ناحیه قرار دارند، شی‌های بین‌ستاره‌ای نیز احتمالاً از این منطقه می‌آیند. شی‌هایی که از سمت جلو می‌آیند، سطح برخوردی بالاتری دارند.
شبیه‌سازی‌ها همچنین نشان می‌دهند که شی‌های بین‌ستاره‌ای از قلهٔ خورشیدی و صفحهٔ کهکشانی سرعت بالاتری دارند. اما به‌طور متضاد، آن‌هایی که می‌توانند به زمین برخورد کنند، سرعت کمتری دارند.
دلیل این امر این است که بخش کوچکی از شی‌های بین‌ستاره‌ای که می‌توانند به زمین برخورد کنند، تمایل به داشتن مدارهای هیپربولیک با فرسوش کم دارند. گرانش خورشید تأثیر بیشتری بر این اشیا دارد و می‌تواند اشیای کم‌سرعت را به‌طور ترجیحی جذب کرده و مسیرهای عبوری از زمین را برایشان ایجاد کند.
فصول نیز تأثیر دارند. اشیای بین‌ستاره‌ای با بالاترین سرعت برخورد احتمال بیشتری دارند که در بهار به‌زمین برسند، زیرا زمین به سمت قلهٔ خورشیدی در حال حرکت است. اما در زمستان، احتمال وقوع برخوردها بیشتر است، زیرا در این زمان زمین به سمت ضدقلهٔ خورشیدی قرار دارد، یعنی نقطه‌ای که خورشید از آن دور می‌شود.
در مورد اینکه کدام بخش از زمین بیشترین خطر را از یک شی بین‌ستاره‌ای دارد، عرض‌های جغرافیایی پایین نزدیک به خط استوا بیشترین خطر را دارند. همچنین خطر کمی بیشتر در نیم‌کرهٔ شمالی است، جایی که تقریباً ۹۰ درصد جمعیت انسانی ساکن است.
همان‌طور که پیش‌تر توضیح شد، این کار تنها برای شی‌های بین‌ستاره‌ایی است که از سامانه‌های کوتوله‌قرمز پرتاب شده‌اند.
«این توزیعات تنها برای اشیای بین‌ستاره‌ای که کینماتیک ستارگان M دارند قابل اعمال است. فرض کینماتیک متفاوت باید توزیعات ارائه‌شده در این مقاله را تغییر دهد»، نویسندگان توضیح می‌دهند. اما آنها همچنین اشاره می‌کنند که نکات اصلی کارشان احتمالاً برای سایر کینماتیک‌ها نیز صادق است.
«ویژگی‌های برجسته‌ای که در این بخش خلاصه شده‌اند احتمالاً برای کینماتیک‌های مختلف نیز صادق است؛ شاید به‌صورت نرم‌تر یا اثر کلی واضح‌تری باشد»، پژوهشگران می‌نویسند.
قابل ذکر است که این کار تعداد شی‌های بین‌ستاره‌ای را پیش‌بینی نمی‌کند؛ روشی برای اندازه‌گیری آن وجود ندارد.
«در این مقاله ما عمداً پیش‌بینی قطعی‌ای دربارهٔ نرخ اشیای بین‌ستاره‌ای اثرگذار ارائه نمی‌کنیم»، نویسندگان در نتیجه‌گیری خود می‌نویسند.
اما نتایج این پژوهش به مشاهدات آینده با رصدخانه ورا روبین و نظرسنجی میراثی فضا و زمان (LSST) کمک می‌کند. این به ستاره‌شناسان ایده‌ای دربارهٔ توزیع شی‌های بین‌ستاره‌ای که توسط VRO شناسایی می‌شوند، می‌دهد.
ما هم‌اکنون چشم‌هایمان را به‌سوی ایدهٔ شی‌های بین‌ستاره‌ای باز می‌کنیم.
این مقاله به ما ایده‌ای می‌دهد که اشیای بین‌ستاره‌ای اثرگذار بر زمین از چه جهتی احتمالاً می‌آیند، چه زمانی بیشترین احتمال برخورد را دارند و کجا بیشترین احتمال وقوع ضربه است. به‌محض اینکه رصدخانه ورا روبین و LSST فعال شوند، ستاره‌شناسان داده‌هایی جمع‌آوری خواهند کرد که یا این نتایج را تأیید می‌کند یا به‌چالش می‌کشد.
این مقاله ابتدا توسط Universe Today منتشر شد. مقالهٔ اصلی را بخوانید.