Становится интереснее, если орбита некруговая (а какая она будет? :)
Меня тоже заинтересовал этот вопрос, но задавать его и считать поленился.
Внутри однородного шара будет эллипс с центром в центре шара.
А почему? Ведь центральная масса непостоянна. Как-то странно, и при
эллипс, и при
эллипс ... Я бы грубо предположил так: поскольку масса зависит как
(от центра), то можно взять эллипс и сжать его пропорционально
, получится такой сильно уплощённый вдали от центра планеты овал (эллипсом его называть стрёмно) ... Причём в перигее скорость вполне может превышать вторую космическую (для него), а в апогее быть меньше первой космической, и частица никуда не улетит (правда похоже при этом большая полуось орбиты будет вращаться и орбита может быть и незамкнутой).
На гравитационный захват из бесконечности это мало похоже, а вот если частица родится поблизости от планеты, чтобы у поверхности иметь скорость ниже первой космической, то такая будет захвачена. С нейтрино засада, а вот что-то сильно более тяжёлое и невзаимодействующее вполне может родиться и быть захваченным (частицы тёмной материи
).