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深空探索不是梦!天文学家发现太空高速公路,加速星际旅程

2020-12-14 17:02 前瞻网   

 

深空探索不是梦!天文学家发现太空高速公路,加速星际旅程

近日,天文学家发现,太阳系中由引力相互作用产生的隐形结构形成了一个“太空高速公路”网络。这些通道使物体能够在太空中快速移动,并可用于空间探索以及彗星和小行星的研究。

这项发现来自塞尔维亚贝尔格莱德天文台。研究人员通过对观测数据和模拟数据进行分析,发现这些“宇宙高速公路”由一系列相互连接的拱形结构组成。

这些拱形结构被称为空间歧管(spacemanifolds),每颗行星都会产生自己的流形,共同创造出研究人员称之为“真正的天体高速公路”。

这个快速通道可以在几十年内将物体从木星运送到海王星,而不是通常需要的几十万到几百万年的更长时间。

在太空中寻找这种无形结构并不容易,但通过观察某些物体,尤其是彗星和小行星的运动方式可以提供有用的线索。

研究人员选择了木星周边的彗星群和位于木星和海王星之间的半人马座。当海王星轨道物体通过半人马类过渡到木星彗星群时,时间跨度可以从10000年到10亿年不等。

此前一篇名为“29P/Schwassmann–Wachmann 1, A Centaur in the Gateway to the Jupiter-family Comets”的论文显示,在这两者之间存在一个通道,所需时间要少得多。

这篇论文没有提到拉格朗日点,但众所周知,这些重力相对稳定的区域是由两个轨道物体之间的相互作用产生的,可以产生引力场。

就此,贝尔格莱德天文台的研究人员展开调查,他们使用了一种叫做快速李雅普诺夫指数(FLI)的工具。该指数表示相空间相邻轨迹的平均指数发散率的数值特征,是用于识别混沌运动若干数值的特征之一。

由于太阳系中的混沌与稳定和不稳定流形的存在有关,在短时间尺度上,FLI可以捕捉到它所应用的动力学模型的稳定和不稳定流形的踪迹。

研究人员收集了太阳系数百万轨道的数据,并计算了这些轨道如何与已知的流形相匹配,模拟了从金星到海王星的七颗主要行星产生的扰动。

分析发现,随着距离太阳越来越远,最突出的拱形与木星相连;最强的是拉格朗日点流形。使用测试粒子模拟与木星的近距离接触,这些粒子都经过了木星的第一和第二拉格朗日点附近。

木星的这种巨大影响力并不足为奇。除了太阳,木星是太阳系中最大的物体。但是研究人员发现,在与它们的轨道周期相称的时间尺度上,所有的行星都会产生相同的结构。

研究人员在论文中表示:“对已发现的相空间(phase-space)结构进行更详细的定量研究……可以更深入地了解两个小天体带和地球区域之间的输运。”

这一新的认识可以帮助我们更好地理解彗星和小行星是如何围绕太阳系内部运动的,以及它们对地球的潜在威胁;当然可能会对未来太阳系探索任务带来诸多好处。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 3976DBC

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