Tuhansien vuosien ajan tähtitieteilijät ovat seuranneet, että komeetat matkustavat lähellä maata ja valaisevat yötaivasta. Ajan myötä nämä havainnot johtivat lukuisiin paradokseihin. Esimerkiksi mistä nämä komeetat kaikki olivat lähtöisin? Ja jos heidän pinta-aineensa höyrystyy lähestyessään aurinkoa (muodostaen siten kuuluisat halot), heidän on muodostettava kauempana, missä he olisivat olleet siellä suurimman osan eliniänsä ajan.
Ajan myötä nämä havainnot johtivat teoriaan, että kaukana Auringon ja planeettojen ulkopuolella on suuri jäisen materiaalin ja kallion pilvi, josta suurin osa näistä komeetoista tulee. Tämän pilven olemassaolo, joka tunnetaan nimellä Oort Cloud (sen teoreettisen perustajan jälkeen), on edelleen todistamatta. Mutta monista lyhyen ja pitkän ajan komeetoista, joiden uskotaan tulevan sieltä, tähtitieteilijät ovat oppineet paljon sen rakenteesta ja koostumuksesta.
Määritelmä:
Oort-pilvi on teoreettinen pallomainen pilvi, joka koostuu pääasiassa jäisistä planeetasimimista, jonka uskotaan ympäröivän aurinkoa noin 100 000 AU: n (2 ly) etäisyydellä. Tämä sijoittaa sen tähtienväliseen avaruuteen, Auringon Heliosfäärin ulkopuolelle, missä se määrittelee kosmologisen rajan aurinkokunnan ja Auringon painovoima-alueen alueen välillä.
Kuten Kuiperin vyö ja hajallaan oleva levy, Oort-pilvi on Neptunuksen ylittävien esineiden säiliö, vaikkakin se on yli tuhat kertaa kauempana aurinkoomme kuin nämä kaksi muuta. Viron tähtitieteilijä Ernst Öpik ehdotti ensimmäisen kerran vuonna 1932 ideaa jäisistä infiniittisimmistä pilvistä. Hänen mukaan pitkäkestoiset komeetat ovat peräisin kiertoradalta aurinkokunnan ääreisimmästä reunasta.
Vuonna 1950 konseptin heräsi Jan Oort, joka itsenäisesti oletti sen olemassaolon selittääkseen pitkäaikaisten komeettojen käyttäytymistä. Vaikka sitä ei ole vielä osoitettu suoran havainnon avulla, Oort-pilven olemassaolo on laajalti hyväksytty tiedeyhteisössä.
Rakenne ja koostumus:
Oort-pilven uskotaan ulottuvan välillä 2 000 - 5 000 AU (0,03 ja 0,08 ly) jopa 50 000 AU: iin (0,79 ly) auringosta, vaikka joidenkin arvioiden mukaan ulkoreuna on jopa 100 000 - 200 000 AU (1,58 ja 3,16 ly). Pilven uskotaan koostuvan kahdesta alueesta - pallomaisen ulomman Oort-pilven, jonka koko on 20 000 - 50 000 AU (0,32 - 0,79 ly), ja kiekonmuotoisen sisäisen Oort (tai Hills) pilven, joka on 2 000 - 20 000 AU (0,03 - 0,32 ly). .
Ulommassa Oort-pilvessä voi olla biljoonia esineitä, jotka ovat suurempia kuin 1 km (0,62 mi), ja miljardeissa, joiden halkaisija on 20 km (12 mi). Sen kokonaismassaa ei tunneta, mutta - olettaen, että Halleyn komeetta edustaa tyypillisesti Oort Cloud -objektin ulkoisia esineitä - sen yhdistetty massa on noin 3 × 1025 kg (6,6 × 10 kg)25 puntaa) tai viisi maata.
Menneiden komeetojen analyyseihin perustuen, suurin osa Oort Cloud -objekteista koostuu jäisistä haihtuvista aineista - kuten vedestä, metaanista, etaanista, hiilimonoksidista, syaanivetystä ja ammoniakista. Asteroidien, joiden uskotaan olevan peräisin Oort-pilvestä, esiintyminen on saanut aikaan myös teoreettisia tutkimuksia, joiden mukaan väestö koostuu 1-2%: sta asteroideja.
Aikaisemmat arviot asettivat sen massan 380 maan massaan saakka, mutta parempi tieto pitkäaikaisten komeettojen kokojakaumasta on johtanut alhaisempiin arvioihin. Sisäisen Oort-pilven massa on sitä vastoin vielä karakterisoimatta. Sekä Kuiper-vyön että Oort-pilven sisältö tunnetaan nimellä Trans-Neptunian Objects (TNO), koska molempien alueiden kohteiden kiertoradat ovat kauempana Auringosta kuin Neptunuksen kiertorata.
Alkuperä:
Oort-pilven uskotaan olevan jäännös alkuperäisestä protoplanetaarisesta levystä, joka muodostui Auringon ympärille noin 4,6 miljardia vuotta sitten. Laajimmin hyväksytty hypoteesi on, että Oort-pilven objektit yhdistyivät alun perin paljon lähempänä aurinkoa osana samaa prosessia, joka muodosti planeettoja ja pieniplaneettoja, mutta että gravitaatiovuorovaikutus nuorten kaasujätteiden, kuten Jupiterin kanssa, karkotti ne erittäin pitkiksi elliptisiksi tai paraboliset kiertoradat.
NASA: n äskettäiset tutkimukset viittaavat siihen, että suuri joukko Oort-pilviobjekteja on syntynyt auringon ja sen sisarustähteiden välisessä materiaalivaihdossa muodostuessaan ja ajelessaan. On myös ehdotettu, että monet - mahdollisesti suurin osa - Oort-pilviobjekteja ei muodostuisi auringon läheisyyteen.
Alessandro Morbidelli Observatory de la Cote d’Azurista on suorittanut simulaatioita Oort-pilven evoluutiosta aurinkokunnan alusta lähtien nykypäivään. Nämä simulaatiot osoittavat, että painovoimainen vuorovaikutus lähellä olevien tähteiden ja galaktisten vuorovesien kanssa muokkasi komeetta kiertoratoja, jotta ne olisivat ympyränmuotoisia. Tämä tarjotaan selityksenä sille, miksi ulompi Oort-pilvi on muodoltaan lähes pallomainen, kun taas Hills-pilvi, joka on sitoutunut voimakkaammin aurinkoon, ei ole saanut pallomaista muotoa.
Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että Oort-pilven muodostuminen on laajalti yhteensopiva hypoteesin kanssa, jonka mukaan aurinkojärjestelmä muodostui osaksi upotettua klusteria, jossa on 200–400 tähteä. Nämä varhaiset tähdet todennäköisesti osallistuivat pilven muodostukseen, koska klusterissa olevien läheisten tähtien kulkujen lukumäärä oli paljon suurempi kuin nykyään, mikä johtaa paljon useampiin häiriöihin.
Comets:
Komeeteilla uskotaan olevan kaksi lähtökohtaa aurinkokunnassa. Ne alkavat äärettöminä kappaleina Oort-pilvessä ja muuttuvat sitten komeeteiksi, kun ohitsevat tähdet lyövät joitain niistä kiertoradaltaan, lähettäen pitkän aikavälin kiertoradalle, joka vie heidät sisäiseen aurinkokuntaan ja taas ulos.
Lyhytaikaisten komeettojen kiertoradat kestävät jopa kaksisataa vuotta, kun taas pitkäaikaisten komeetojen kiertoradat voivat kestää tuhansia vuosia. Kun lyhytaikaisten komeettien uskotaan syntyneen joko Kuiper-hihnasta tai sironneesta levystä, hyväksytään hypoteesi, että pitkäaikaisten komeettojen lähtökohtana on Oort-pilvi. Tästä säännöstä on kuitenkin joitain poikkeuksia.
Esimerkiksi lyhytaikaisia komeettoja on kahta päämuotoa: Jupiter-perheen komeettoja ja Halley-perheen komeettoja. Halley-perheen komeetat, nimeltään prototyypiltään (Halleyn komeetta), ovat epätavallisia siinä mielessä, että vaikka ne ovatkin lyhyitä, niiden uskotaan olevan peräisin Oort-pilvestä. Niiden kiertoratojen perusteella ehdotetaan, että ne olivat kerran pitkän ajanjakson komeettoja, jotka kaasujättelijän painovoima vangitsi ja lähetettiin sisäiseen aurinkokuntaan.
Exploration:
Koska Oort-pilvi on paljon kauempana kuin Kuiperin vyö, alue jäi tutkimatta ja pitkälti dokumentoimatta. Avaruusanturit eivät ole vielä päässeet Oort-pilven alueelle, ja Voyager 1 - nopein ja kauimpana tällä hetkellä aurinkojärjestelmästä poistuvista planeettojenvälisistä avaruuskoettimista - ei todennäköisesti anna mitään tietoa siitä.
Nykyisellä nopeudellaan Voyager 1 saavuttaa Oort-pilven noin 300 vuodessa, ja sen läpi kuluu noin 30 000 vuotta. Noin 2025 mennessä koettimen radioisotooppiset lämpögeneraattorit eivät kuitenkaan enää tarjoa tarpeeksi virtaa minkään sen tieteellisen instrumentin käyttämiseen. Muut neljä koetinta, jotka tällä hetkellä pakenevat aurinkokuntaa - Voyager 2, Pioneer 10 ja 11, ja Uusia näköaloja - eivät myöskään toimi, kun ne saavuttavat Oort-pilven.
Oort-pilven tutkiminen aiheuttaa lukuisia vaikeuksia, joista suurin osa johtuu siitä, että se on uskomattoman kaukana maasta. Siihen mennessä, kun robottiventuri voisi tosiasiallisesti saavuttaa sen ja alkaa tutkia aluetta vakavasti, vuosisadat ovat kuluneet täällä maan päällä. Sen lisäksi, että ne, jotka olivat ensin lähettäneet sen, olisivat pitkään kuolleita, myös ihmiskunta on todennäköisesti keksinnyt paljon väliaikaisempia koettimia tai jopa miehitettyjä aluksia sillä välin.
Silti tutkimuksia voidaan (ja tehdään) tutkimalla komeettoja, joista se ajoittain sylkii, ja pitkän kantaman observatoriat tekevät todennäköisesti mielenkiintoisia löytöjä tältä avaruusalueelta tulevina vuosina. Se on iso pilvi. Kuka tietää, mitä siellä saatamme varmaan löytää?
Meillä on paljon mielenkiintoisia artikkeleita Oort Cloud and Solar System for Space Magazine -lehdestä. Tässä on artikkeli siitä, kuinka suuri aurinkokunta on ja yksi aurinkokunnan halkaisijasta. Ja tässä on kaikki mitä sinun tarvitsee tietää Halleyn komeetasta ja Pluton ulkopuolella.
Voit myös tarkistaa tämän artikkelin NASA: lta Oort Cloudista ja Michiganin yliopiston artikkelin komeettojen alkuperästä.
Muista katsoa Astronomy Cast -palvelun podcastia. Jakso 64: Pluto ja jäinen ulkoinen aurinkojärjestelmä ja jakso 292: Oort-pilvi.
Viite:
NASA: n aurinkokunnan tutkimus: Kuiper Belt & Oort Cloud
