Ett hit-TV-program som "Antiques Roadshow" lockar tittarna med sitt universella tilltal. Vem vill inte hitta hemliga rikedomar på vinden eller källaren? Men sällsynta målningar och arvsmycken är inte de enda värdefulla föremål som väntar på att upptäckas. Kosmiska skatter låg också gömda i det yttre rymden. Bland de mest uppskattade av dessa skatter är planeter som bildades runt andra stjärnor.
Astronomer har just fått en viktig ledtråd för att vägleda sin jakt på extrasolära världar. Och den ledtråden pekar på de olikaste platserna - vår egen trädgård.
"Det är möjligt att några av föremålen i vårt solsystem faktiskt bildades runt en annan stjärna," säger astronomen Scott Kenyon (Smithsonian Astrophysical Observatory).
Hur gick dessa adopterade världar med i vår solfamilj? De anlände genom en interstellär handel som ägde rum för mer än 4 miljarder år sedan när en svår stjärna borstade förbi vårt solsystem. Enligt beräkningar gjorda av Kenyon och astronomen Benjamin Bromley (University of Utah) och publicerades 2 december 2004, Nature, plockade solens tyngdekraft asteroidstorlekar från gäststjärnan. Samtidigt drog stjärnan material från vårt yttre räckvidd i vårt solsystem.
"Det kanske inte har varit ett lika utbyte, men det fanns verkligen ett utbyte," säger Bromley.
En nära borste
Kenyon och Bromley nådde denna överraskande slutsats när de arbetade för att förklara mysteriumobjektet Sedna, en värld som är nästan lika stor som Pluto men som ligger mycket längre från solen. Sednas upptäckt 2003 förbryllade astronomer på grund av dess ovanliga omloppsbana - en 10.000-årig oval vars närmaste inställning till solen, 70 astronomiska enheter, ligger långt bortom Neptuns omloppsbana. (En astronomisk enhet, förkortad A.U., är det genomsnittliga avståndet mellan jorden och solen, eller cirka 93 miljoner miles.)
Att förstå Sedna är en utmaning eftersom dess bana är långt borta från gravitationspåverkan från andra planeter i vårt solsystem. Men en förbipasserande stjärnas allvar kan dra föremål bortom Neptunus bana, i Kuiper Belt, i banor som Sedna. Kenyon och Bromley har utfört detaljerade datorsimuleringar för att visa hur denna stellar fly-by troligtvis ägde rum.
Fly-by måste ha uppfyllt två viktiga krav. Först måste stjärnan ha hållit sig tillräckligt långt borta för att den inte stör Neptuns nästan cirkulära bana. För det andra måste mötet ha hänt tillräckligt sent i vårt solsystemets historia att Sedna-liknande föremål hade tid att bildas inom Kuiper Belt.
Kenyon och Bromley antyder att nära-kollisionen inträffade när vår sol var minst 30 miljoner år gammal, och förmodligen inte mer än 200 miljoner år gammal. Ett fly-by-avstånd på 150-200 A.U. skulle vara tillräckligt nära för att störa den yttre Kuiper-bältet utan att påverka de inre planeterna.
Enligt simuleringarna skulle den förbipasserande stjärnans tyngdkraft svepa bort det yttre solsystemet bortom cirka 50 A.U., även när vår soltyngd dra några av de främmande planetoiderna i dess grepp. Modellen förklarar både banan från Sedna och den observerade vassa ytterkanten på vår Kuiper Belt, där få föremål ligger längre än 50 A.U.
”En nära flygning från en annan stjärna löser två mysterier samtidigt. Det förklarar både banan från Sedna och ytterkanten på Kuiper Belt, säger Bromley.
En fullsatt födelseplats
Men var kom en sådan stjärna ifrån, och vart gick den? Sedan fly-by hände för mer än fyra miljarder år sedan, har alla misstänkta för länge sedan undkommit Suns grannskap. Det finns inget praktiskt sätt att hitta den skyldige idag.
Besökarens ursprung kan verka lika mystifierande eftersom solen för närvarande bor i en gles region i Vintergatan. Vår närmaste granne är ett avlägset fyra ljusår bort, och stellar nära möten är motsvarande sällsynta. En nära kollision skulle emellertid vara mycket mer trolig för en ung sol om den föddes i ett tätt stjärnkluster, vilket nyligen tyder på.
”Vi tror att 90 procent av alla stjärnor bildas i kluster med några hundra till några tusen medlemmar,” säger astronom Charles Lada (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). "Ju tätare klustret, desto mer sannolikt är chansen för ett möte mellan medlemsstjärnor."
”Detta arbete är ett viktigt bevis på att solen bildades i närheten av andra stjärnor”, tillägger han.
Söker efter antagna världar
Kenyon och Bromleys simuleringar indikerar att tusentals eller eventuellt miljoner främmande Kuiper Belt-objekt drogs bort från den förbipasserande stjärnan. Ingen har dock ännu identifierats positivt. Sedna är förmodligen hemodlad, inte fångad. Bland de kända Kuiper Belt Objects är en isig sten som kallas 2000 CR105 den bästa kandidaten för fångst med tanke på dess ovanligt elliptiska och mycket lutande bana. Men bara upptäckten av föremål med banor som lutar mer än 40 grader från solsystemets plan kommer att fixa fallet för förekomsten av extrasolära planeter i vår trädgård.
Kenyon och Bromleys nästa mål är att uppskatta himmelens täthet för fångade föremål så att de kan göra en undersökning för att hitta sådana antagna världar.
"I princip kan stora teleskoper som MMT-teleskopet [ett gemensamt observatorium för Smithsonian / University of Arizona] hitta dem om de är tillräckligt många," säger Kenyon.
De beräkningar som rapporterats här gjordes med cirka 3 000 cpu-dagars datortid på superdatorcentret vid Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
Huvudkontoret ligger i Cambridge, Mass., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) är ett gemensamt samarbete mellan Smithsonian Astrophysical Observatory och Harvard College Observatory. CfA-forskare, organiserade i sex forskningsavdelningar, studerar universums ursprung, evolution och slutliga öde.
Originalkälla: Harvard CfA News Release
