För vårt solsystem sker "nära möten" med andra stjärnor regelbundet - det senaste som inträffade för cirka 70 000 år sedan och det nästa troligen kommer att äga rum mellan 240 000 och 470 000 år från och med nu. Även om detta kan låta som ett "få och långt mellan" slags saker, är det ganska regelbundet i kosmologiska termer. Att förstå när dessa möten kommer att hända är också viktigt eftersom de är kända för att orsaka störningar i Oort-molnet och skickar kometer mot jorden.
Tack vare en ny studie av Coryn Bailer-Jones, en forskare från Max Planck Institute for Astronomy, har astronomer nu förfinat uppskattningar om när nästa närmöten kommer att hända. Efter att ha konsulterat data från ESA: s Gaia-rymdskepp drog han slutsatsen att under de kommande 5 miljoner åren, att solsystemet kan förvänta sig 16 nära möten, och ett särskilt nära ett!
För studiens skull - som nyligen dök upp i tidskriften Astronomi & astrofysik under titeln "The Completeness-Corrected Rate of Stellar Encounters with the Sun From the First Gaia Data Release" - Dr. Bailer Jones använde Gaia-data för att spåra rörelserna med mer än 300 000 stjärnor i vår galax för att se om de någonsin skulle passera nära tillräckligt för solsystemet för att orsaka störningar.
Som nämnts har dessa typer av störningar inträffat många gånger genom solsystemets historia. För att undanröja isiga föremål från deras bana i Oort Cloud - som sträcker sig till cirka 15 biljoner km (100 000 AU) från vår sol - och skicka dem som kastar in i det inre solsystemet, beräknas det att en stjärna skulle behöva passera inom 60 biljoner km (37 biljoner mil; 400 000 AU) från vår sol.
Medan dessa nära möten inte utgör någon verklig risk för vårt solsystem, har de varit kända för att öka kometaktiviteten. Som Dr. Bailer-Jones förklarade till Space Magazine via e-post:
”Deras potentiella inflytande är att skaka upp Oort-molnet av kometer som omger vår sol, vilket kan leda till att vissa skjuts in i det inre solsystemet, där det är en chans att de kan påverka jorden. Men den långsiktiga sannolikheten för att en sådan komet träffar jorden är antagligen lägre än sannolikheten för att jorden drabbas av en asteroid nära jorden. Så de utgör inte mycket större fara. "
Ett av målen för Gaia-uppdraget, som lanserades redan 2013, var att samla in exakta uppgifter om stjärnpositioner och rörelser under det femåriga uppdraget. Efter 14 månader i rymden släpptes den första katalogen, som innehöll information om mer än en miljard stjärnor. Denna katalog innehöll också avstånd och rörelser över himlen på över två miljoner stjärnor.
Genom att kombinera denna nya data med befintlig information kunde Dr. Bailer-Jones beräkna rörelserna för cirka 300 000 stjärnor i förhållande till solen under en fem miljoner års period. Som han förklarade:
”Jag spårade banor av stjärnor som observerats av Gaia (i den så kallade TGAS-katalogen) bakåt och framåt i tid, för att se när och hur nära de skulle komma till solen. Jag beräknade sedan den så kallade "fullständighetsfunktionen" för TGAS för att ta reda på vilken bråkdel av möten som skulle ha missats av undersökningen: TGAS ser inte svagare stjärnor (och de mycket ljusaste stjärnorna utelämnas för närvarande av tekniska skäl ), men med en enkel modell av Galaxy kan jag uppskatta hur många stjärnor den saknar. Genom att kombinera detta med det faktiska antalet hittade möten kunde jag uppskatta den totala frekvensen för stjärnmöten (dvs inklusive de som inte faktiskt har sett). Detta är nödvändigtvis en ganska grov uppskattning, eftersom det innebär ett antal antaganden, inte minst modellen för vad som inte ses. ”
Från detta kunde han komma med en allmän uppskattning av hur många stellar möten under de senaste 5 miljoner åren, och för de kommande 5 miljoner. Han bestämde att den totala hastigheten är cirka 550 stjärnor per miljon år som kommer inom 150 biljoner km, och att cirka 20 kommer närmare än 30 biljoner km. Detta fungerar till ungefär ett potentiellt nära möte var 50 000 år eller så.
Dr. Bailor-Jones bestämde också att av de 300 000 stjärnorna som han observerade skulle 97 av dem passera inom 150 biljoner km (93 biljoner mil; 1 miljon AU) från vårt solsystem, medan 16 skulle komma inom 60 biljoner km. Även om detta skulle vara tillräckligt nära för att störa Oort Cloud, skulle bara en stjärna komma särskilt nära. Den stjärnan är Gliese 710, en gul dvärg av K-typ som ligger ungefär 63 ljusår från jorden som är ungefär hälften av storleken på vår sol.
Enligt Dr Bailer-Jones 'studie kommer denna stjärna att passera vårt solsystem på 1,3 miljoner år, och på ett avstånd av bara 2,3 biljoner km (1,4 biljoner mil; 16, 000AU). Detta kommer att placera det väl inom Oort Cloud, och kommer sannolikt att förvandla många iskalla planetesimaler till kometer med lång tid som kan gå mot jorden. Dessutom har Gliese 710 en relativt långsam hastighet jämfört med andra stjärnor i vår galax.
Medan den genomsnittliga relativa hastigheten för stjärnor beräknas vara cirka 100 000 km / h (62 000 mph) vid deras närmaste tillvägagångssätt kommer Gliese 710 att ha en hastighet på 50 000 km / h (31 000 mph). Som ett resultat kommer stjärnan att ha gott om tid att utöva sitt gravitationella inflytande på Oort Cloud, vilket potentiellt kan skicka många, många kometer mot Jorden och det inre solsystemet.
Under de senaste decennierna har denna stjärna dokumenterats väl av astronomer, och de var redan ganska säkra på att den skulle uppleva ett nära möte med vårt solsystem i framtiden. Tidigare beräkningar indikerade dock att det skulle passera inom 3,1 till 13,6 biljoner km (1,9 till 8,45 biljoner mil; 20,722 till 90 910 AU) från vårt stjärnsystem - och med 90% säkerhet. Tack vare den senaste studien har dessa uppskattningar förfinats till 1,5–3,2 biljoner km, varvid 2,3 biljoner km är de mest troliga.
Även om det kanske låter som om dessa passeringar är för stora i en tidsskala för att vara av oro, i termer av den astronomiska historien, är det en regelbunden händelse. Och även om inte alla nära möten är garanterade att skicka kometer som kastar sig på vägen, är förståelsen när och hur dessa möten har inträffat avgörande för att förstå historien och utvecklingen av vårt solsystem.
Att förstå när ett nära möte kan hända nästa är också viktigt. Antagande att vi fortfarande är när en annan äger rum, att veta när det sannolikt kommer att hända kan göra det möjligt för oss att förbereda oss för det värsta - det vill säga om en kometer är inställd på en kollisionskurs med jorden! Om detta inte lyckas, skulle mänskligheten kunna använda denna information för att förbereda ett vetenskapligt uppdrag för att studera de kometer som skickas vägen.
Den andra utgåvan av Gaia-data är planerad till nästa april och kommer att innehålla information om uppskattningsvis 1 miljard stjärnor. Det är 20 gånger så många stjärnor som den första katalogen och cirka 1% av det totala antalet stjärnor inom Vintergalaxen. Den andra katalogen kommer också att innehålla information om mycket mer avlägsna stjärnor, som möjliggör rekonstruktioner på upp till 25 miljoner år in i det förgångna och framtiden.
Som Dr. Bailer-Jones antydde har frisläppandet av Gaia-data hjälpt astronomer avsevärt. "[Jag] förbättrar inte mycket vad vi hade tidigare, både i antal stjärnor och precision," sade han. "Men detta är egentligen bara en försmak på vad som kommer att komma i den andra datautgivningen i april 2018, då vi kommer att tillhandahålla parallaxer och riktiga rörelser för cirka en miljard stjärnor (500 gånger så många som i den första utgivningen)."
Med varje ny utgåva kommer förfaranden för galaxens stjärnor (och potentialen för nära möten) att förfinas ytterligare. Det kommer också att hjälpa oss att kartlägga när större kometaktiviteter ägde rum i solsystemet och hur detta kan ha spelat en roll i utvecklingen av planeterna och själva livet.
