【太阳系可以捕捉路过的流浪行星吗？新研究表明有机会】

当一颗居无定所的流浪行星冲过太阳系附近，太阳能否适时捕捉它，并为它提供新的定居家园？

2017 年，Pan-STARRS1 天文台发现一个以每秒 38.3 公里速度冲过太阳系的物体，也就是第一个被确认为星际物体（ISO）的斥候星（Oumuamua）；2019 年，流浪彗星2I/鲍里索夫彗星（Comet 2l/Borisov）做了同样事情，这是迄今仅有 2 个已确认访问太阳系的独立天体。

太阳系历史悠久，过去数十亿年肯定有其他独立系统访问过太阳系，将来也还会有，于是天文学家好奇，如果今天路过的是一颗流浪行星，太阳系有机会捕捉它吗？如果已经成熟平静的太阳系突然多了一个成员又会发生什么事？

这是一个有趣的思想实验，一切取决于新物体质量与最终所处轨道，即「相空间（phase space）」。

相空间是一种数学上的描述，可表示一个系统所有可能状态的空间，每个可能状态都有一相对应的点，就像一个多维空间，包含太阳周围所有可能的轨道配置。

太阳系的相空间包括两种捕捉点类型：弱捕捉点、永久捕捉点，前者是物体可暂时被拉入半稳定轨道的区域，这些点通常是物体重力边界相交处，更像引力推动结果；后者是物体被永久捕捉到稳定轨道的区域，维持轨道精确配置的关键在于物体的角动量和能量。

相空间坐标任何细微变化都可使物体在永久捕捉状态与弱捕捉状态切换，出于相同原因，星际物体、流浪行星任何细微差异也可能导致它们陷入这些点，研究人员认为，原本在太空流浪的物体一旦保持被太阳系捕捉的状态，就会成为永远无法逃回星际空间的太阳系新天体，下半辈子都在太阳系内运行，且不会与太阳发生碰撞。

研究人员还开发了太阳系相空间捕获截面，计算太阳系附近有多少颗流浪行星，分析表明太阳附近 20 光年内有 131 颗恒星和棕矮星，其中至少几颗带有我们已知或尚未侦测到的行星，预计有 6 颗恒星将在未来 5 万年内近距离掠过太阳系。

而研究人员也确定距太阳 3.81 光年与银心相反的方向，存在进入太阳希尔球（Hill sphere）的「入口」，若星际物体从此进入，它们会在希尔球内混乱移动，最终被太阳系永久捕捉。

如果我们留心观测靠近太阳希尔球的任何入口，或许就能见证一位星际访客决定留下，成为太阳系永久居民。

新论文发表在《Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy》。