Астрономы нашли космические супермагистрали для быстрого путешествия по Солнечной системе

Эти каналы обеспечивают быстрое перемещение объектов в космосе и могут быть использованы для наших собственных целей по исследованию космоса, а также для изучения комет и астероидов.

Применяя анализ данных наблюдений и моделирования, группа исследователей под руководством Наташи Тодорович из Белградской астрономической обсерватории в Сербии заметила, что эти супермагистрали состоят из серии соединенных арок внутри этих невидимых структур, называемых космическими магистралями. Каждая планета создает свои собственные магистрали, вместе создавая то, что исследователи назвали «истинным небесным автобаном».

Эта сеть может переносить объекты от Юпитера до Нептуна за считанные десятилетия, а не за гораздо более длительные периоды времени, обычные для Солнечной системы, порядка сотен тысяч и миллионов лет.

Найти скрытые структуры в космосе не всегда легко, но взглянув на то, как все движется, можно найти полезные подсказки. В частности, на кометы и астероиды.

На разном расстоянии от Солнца расположено несколько групп скалистых тел. Есть кометы семейства Юпитера (JFC), с орбитами менее 20 лет, которые не уходят дальше орбитальных путей Юпитера.

Кентавры — это ледяные глыбы скал, которые торчат между Юпитером и Нептуном. А транснептуновые объекты (TNO) — это те, что находятся в дальних уголках Солнечной системы, с орбитами больше, чем у Нептуна.

Чтобы смоделировать пути, соединяющие эти зоны, когда TNO переходят через категорию кентавров и в конечном итоге становятся JFC, временные рамки могут варьироваться от 10 000 до миллиарда лет. Но в недавней статье был идентифицирован орбитальный шлюз, связанный с Юпитером, который, кажется, намного быстрее управляет путями JFC и кентавров.

Хотя в этой статье не упоминаются точки Лагранжа, известно, что эти области относительной гравитационной стабильности, созданные взаимодействием между двумя вращающимися телами (в данном случае Юпитером и Солнцем), могут порождать магистрали (manifold). Тодорович и ее команда приступили к расследованию.

Они использовали инструмент, называемый быстрым индикатором Ляпунова (FLI), который обычно используется для обнаружения хаоса. Поскольку хаос в Солнечной системе связан с существованием стабильных и нестабильных магистралей, в короткие сроки FLI может фиксировать следы магистралей, как стабильных, так и нестабильных, в применяемой динамической модели.

«Здесь, — написали исследователи в своей статье , — мы используем FLI для обнаружения присутствия глобальной структуры космических магистралей, а также для фиксации нестабильностей, которые действуют в масштабах орбитального времени; то есть мы используем этот чувствительный и хорошо зарекомендовавший себя расчетный инструмент для более общего определения областей быстрого транспорта в Солнечной системе».

Они собрали числовые данные о миллионах орбит в Солнечной системе и вычислили, как эти орбиты соответствуют известным магистралям, моделируя возмущения, создаваемые семью главными планетами, от Венеры до Нептуна.

И они обнаружили, что наиболее выдающиеся магистрали на увеличивающихся гелиоцентрических орбитах связаны с Юпитером; и наиболее сильно с его точками Лагранжа. Все близкие столкновения с Юпитером, смоделированные с помощью тестовых частиц, приходились на окрестности первой и второй точек Лагранжа Юпитера.

Затем несколько дюжин или около того тестовых частиц столкнулись с планетой; но гораздо большее количество, около 2000, было выброшено со своих орбит вокруг Солнца, чтобы затем выйти на гиперболические орбиты убегания. В среднем эти частицы достигли Урана и Нептуна 38 и 46 лет спустя, некоторые — быстрее, всего за десять лет.

Большинство из них — около 70 процентов — достигли расстояния в 100 астрономических единиц (среднее орбитальное расстояние Плутона составляет 39,5 астрономических единиц) менее чем за столетие.

Огромное влияние Юпитера не является большим сюрпризом. Юпитер, помимо Солнца, является самым массивным объектом в Солнечной системе. Но, как обнаружили исследователи, одни и те же структуры будут генерироваться всеми планетами в масштабах времени, соизмеримых с их орбитальными периодами.

Это новое понимание может помочь нам лучше понять, как кометы и астероиды перемещаются по внутренней части Солнечной системы, и их потенциальную угрозу для Земли. И, конечно же, есть вышеупомянутая выгода для будущих миссий по исследованию Солнечной системы.

Но нам, возможно, потребуется лучше изучить как работают эти шлюзы, чтобы избежать столкновения с планетами. И это будет нелегко.

«Более подробные количественные исследования обнаруженных структур фазового пространства… могут дать более глубокое понимание переноса между двумя поясами малых тел и околоземной областью», — написали исследователи в своей статье .

«Объединение наблюдений, теории и моделирования улучшит наше текущее понимание этого краткосрочного механизма, действующего на популяции TNO, кентавров, комет и астероидов, и объединит эти знания с традиционной картиной долгосрочной хаотической диффузии через орбитальные резонансы; сложная задача для большого диапазона рассматриваемых энергий».

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Источник: thealphacentauri.net