近日，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，太陽系中由引力相互作用產(chǎn)生的隱形結(jié)構(gòu)形成了一個“太空高速公路”網(wǎng)絡(luò)。這些通道使物體能夠在太空中快速移動，并可用于空間探索以及彗星和小行星的研究。

這項發(fā)現(xiàn)來自塞爾維亞貝爾格萊德天文臺。研究人員通過對觀測數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)這些“宇宙高速公路”由一系列相互連接的拱形結(jié)構(gòu)組成。

這些拱形結(jié)構(gòu)被稱為空間歧管(spacemanifolds)，每顆行星都會產(chǎn)生自己的流形，共同創(chuàng)造出研究人員稱之為“真正的天體高速公路”。

這個快速通道可以在幾十年內(nèi)將物體從木星運送到海王星，而不是通常需要的幾十萬到幾百萬年的更長時間。

在太空中尋找這種無形結(jié)構(gòu)并不容易，但通過觀察某些物體，尤其是彗星和小行星的運動方式可以提供有用的線索。

研究人員選擇了木星周邊的彗星群和位于木星和海王星之間的半人馬座。當海王星軌道物體通過半人馬類過渡到木星彗星群時，時間跨度可以從10000年到10億年不等。

此前一篇名為“29P/Schwassmann–Wachmann 1, A Centaur in the Gateway to the Jupiter-family Comets”的論文顯示，在這兩者之間存在一個通道，所需時間要少得多。

這篇論文沒有提到拉格朗日點，但眾所周知，這些重力相對穩(wěn)定的區(qū)域是由兩個軌道物體之間的相互作用產(chǎn)生的，可以產(chǎn)生引力場。

就此，貝爾格萊德天文臺的研究人員展開調(diào)查，他們使用了一種叫做快速李雅普諾夫指數(shù)(FLI)的工具。該指數(shù)表示相空間相鄰軌跡的平均指數(shù)發(fā)散率的數(shù)值特征，是用于識別混沌運動若干數(shù)值的特征之一。

由于太陽系中的混沌與穩(wěn)定和不穩(wěn)定流形的存在有關(guān)，在短時間尺度上，F(xiàn)LI可以捕捉到它所應(yīng)用的動力學(xué)模型的穩(wěn)定和不穩(wěn)定流形的蹤跡。

研究人員收集了太陽系數(shù)百萬軌道的數(shù)據(jù)，并計算了這些軌道如何與已知的流形相匹配，模擬了從金星到海王星的七顆主要行星產(chǎn)生的擾動。

分析發(fā)現(xiàn)，隨著距離太陽越來越遠，最突出的拱形與木星相連;最強的是拉格朗日點流形。使用測試粒子模擬與木星的近距離接觸，這些粒子都經(jīng)過了木星的第一和第二拉格朗日點附近。

木星的這種巨大影響力并不足為奇。除了太陽，木星是太陽系中最大的物體。但是研究人員發(fā)現(xiàn)，在與它們的軌道周期相稱的時間尺度上，所有的行星都會產(chǎn)生相同的結(jié)構(gòu)。

研究人員在論文中表示：“對已發(fā)現(xiàn)的相空間(phase-space)結(jié)構(gòu)進行更詳細的定量研究……可以更深入地了解兩個小天體帶和地球區(qū)域之間的輸運。”

這一新的認識可以幫助我們更好地理解彗星和小行星是如何圍繞太陽系內(nèi)部運動的，以及它們對地球的潛在威脅;當然可能會對未來太陽系探索任務(wù)帶來諸多好處。