星际物体有可能进入太阳系，并被永远留在太阳系吗？

2017年，奥陌陌（Oumuamua）穿过了我们的太阳系，成为第一个被确认的星际物体。接着在2019年，彗星2l/鲍里索夫（Comet 2l/Borisov）也来了。这两个是唯一被确认到访过我们的星际物体。

在太阳系漫长的历史中，应该有很多星际物体拜访过，以后还可能有更多。如此看来，宇宙中还有很多这样的物体。即将启动的维拉·鲁宾天文台可能会发现更多。

太阳也许会像捕获卫星一样，捕获星际物体或流浪行星。

这就涉及到了相空间。

如果太阳系突然多了一个成员，会怎么样？结果要看这个物体的质量和它找到的轨道。

虽然小的像鲍里索夫和奥陌陌这样的物体没什么大影响，但如果流浪行星这样的大块头进入太阳系，可能引发轨道的混乱，甚至改变地球上的生命。不过，概率很小啦。

这种情况发生的概率有多大？最近《天体力学与动力天文学》的一项研究探讨了这点。研究名为《永久捕获进入太阳系》，由叶史瓦大学的爱德华·贝尔布鲁诺和空间科学努力组织的詹姆斯·格林撰写。

相空间是用数学表示动态系统状态的工具，像我们太阳系就是个动态系统，靠坐标表示位置和动量。

可以把相空间想象成描述太阳周围所有轨道可能性的多维空间，通过跟踪位置和动量来描述状态。我们的太阳系有些捕获点，星际物体在这些地方可能被太阳引力捕住。

相空间是复杂的，基于哈密顿力学，轨道偏心率等影响它的因素，可以把相空间看作是一个多维的景观。

太阳系的相空间中有两种捕获点：弱捕获点和永久捕获点。

在弱捕获点，一物体暂时进入一个不稳定的轨道，像是引力的轻推，而不是轨道的收养。

而在永久捕获点，物体以精确的角动量和能量进入稳定轨道，可以长期保持。

太阳系的相空间很复杂，天体要素经常变，每次小变动就可能将物体从永久到弱捕获状态间转换。星际物体或流浪行星的细微差异同样可能决定它们能否进入这些点。

在研究中，作者形容星际物体的永久捕获：“一小天体被永久捕获时，不能逃回星际空间，并永远在太阳系内活动。”

即使没有事物能“永久”不变，这个观点还是有意义。

其他研究也进行过探讨，但此项研究更深入。“除了永久捕获，物体也被弱捕获，”他们提到。

这涉及到复杂的三体问题。这里，研究用银河潮汐力作为第三体，而不是木星，外来小天体和太阳。

“这些潮汐力对速度和与太阳的距离有重大影响，”他们在文中解释。

这项研究主要研究相空间和捕获星际物体的理论性质，关注一种叫永久弱捕获的情况，这种捕获在无限时间内发生。

处于永久弱捕获的物体不会逃逸，但也不会达到稳定轨道。它接近捕获集而不会撞到太阳。

关于流浪行星的存在没太大争议，它们可能很多。恒星起初是在群体中形成的。一些有行星的恒星在群体分散前，相互引力作用可能让行星被甩出。

“任何太阳系的最终形态都是行星-行星散射和接近恒星系统的飞掠塑造的，因为近距离接触能将行星和小天体拉出去，形成流浪行星。”

“长远来看，这种行星-行星散射和恒星相遇的后续演化应该是普遍现象，并支持流浪行星可能比恒星数量多的证据，”作者说，也提出这是有争议的。

这意味着什么？

研究人员为太阳系的相空间开发了一种捕获横截面计算程序，并计算了附近有多少流浪行星。

在距离我们太阳系6秒差距（约19.6光年）范围内，有131颗恒星和棕矮星。至少几颗恒星知道有行星，其他可能也有，只是我们还没发现。

每百万年，有两个恒星邻居会靠近地球几光年。“未来5万年内预计有六颗星会靠近，”作者提到。

奥尔特云的外缘约在地球1.5光年外，有些恒星可能把物体从奥尔特云中拉出，送进内太阳系。这一情况可能已经多次发生，因为奥尔特云可能是长周期彗星的源头。

研究人员发现了太阳系相空间中的开口，这些开口可以让物体或者星际物体或流浪行星达到永久弱捕获。

这些开口在太阳希尔球内，这是太阳引力主导卫星捕获的区域。开口在距离太阳3.81光年处，面向银河中心或其相反方向。

“通过这些开口，星际物体进入太阳系永远被弱捕获是可能的，”作者表示。“它们可能通过无限次循环被永久捕获在太阳周围。”

这些物体不会与太阳碰撞，能被永久捕获。“流浪行星可能会扰动其他行星的轨道，这是有可能被检测到的，”他们总结道。

我们对星际物体和流浪行星的了解还很有限，虽然知道它们存在，但不清楚数量和分布。维拉·鲁宾天文台可能帮助厘清这些问题，或许还能发现它们在某些区域聚集，在其他地方稀少。

根据这项研究，如果这些物体靠近太阳希尔球的某个开口，我们可能会有新的“访客”留下来，让太阳系永久性的多一个成员。