I tusinder af år har astronomer set kometer rejse tæt på jorden og tænde op for nattehimlen. Med tiden førte disse observationer til en række paradokser. For eksempel, hvor kom disse kometer alle fra? Og hvis deres overflademateriale fordamper, når de nærmer sig Solen (og dermed danner deres berømte glorier), skal de dannes længere væk, hvor de ville have eksisteret der for det meste af deres levetid.

Med tiden førte disse observationer til teorien om, at der langt ud over solen og planeterne findes en stor sky af iskoldt materiale og sten, hvor de fleste af disse kometer kommer fra. Denne eksistens af denne sky, der er kendt som Oort Cloud (efter dens vigtigste teoretiske grundlægger), forbliver uprøvet. Men fra de mange korte og langvarige kometer, der menes at være kommet derfra, har astronomer lært meget om dets struktur og sammensætning.

Definition:

Oort Cloud er en teoretisk sfærisk sky af overvejende iskolde planetesimaler, der menes at omgive solen i en afstand på op til omkring 100.000 AU (2 ly). Dette placerer det i det interstellære rum ud over solens heliosfære, hvor det definerer den kosmologiske grænse mellem solsystemet og regionen med solens tyngdekraftsdominans.

Ligesom Kuiper Belt og Spredt skive, Oort Cloud er et reservoir af trans-Neptun-genstande, skønt det er tusindvis gange mere fjernt fra vores sol som disse andre to. Idéen om en sky af isnende uendelige størrelser blev først foreslået i 1932 af den estiske astronom Ernst Öpik, der postulerede, at kometer med lange perioder stammer fra en kredsende sky i den yderste kant af solsystemet.

I 1950 begrebet blev genoplivet af Jan Oort, som uafhængigt antog dets eksistens for at forklare adfærd hos langvarige kometer. Selvom det endnu ikke er bevist ved direkte observation, er eksistensen af Oort Cloud bredt accepteret i det videnskabelige samfund.

Struktur og sammensætning:

Den ydre Oort-sky kan have billioner af objekter, der er større end 1 km (0,62 mi) og milliarder, der måler 20 kilometer (12 mi) i diameter. Den samlede masse kendes ikke, men forudsat at Halleys komet er en typisk repræsentation af ydre Oort Cloud-objekter, har den den samlede masse på ca. 3 × 1025 kg eller 6 jordarter.

Baseret på analyser af tidligere kometer er langt størstedelen af Oort Cloud-objekter sammensat af iskolde flygtige stoffer – såsom vand, methan, ethan, kulilte, hydrogencyanid og ammoniak. Udseendet af asteroider, der antages at stamme fra Oort Cloud, har også ført til teoretisk forskning, der antyder, at befolkningen består af 1-2% asteroider.

Tidligere skøn placerede sin masse op til 380 jordmasser, men forbedrede viden om størrelsesfordelingen af langvarige kometer har ført til lavere estimater. I mellemtiden er massen af den indre Oort Cloud endnu ikke karakteriseret. Indholdet af både Kuiper Belt og Oort Cloud er kendt som Trans-Neptunian Objects (TNO’er), fordi objekterne i begge regioner har baner, der ligger længere væk fra solen end Neptuns bane.

Oprindelse:

Oort-skyen menes at være en rest af den originale protoplanetariske skive, der dannede sig omkring solen for cirka 4,6 milliarder år siden. Den mest accepterede hypotese er, at Oort-skyens genstande oprindeligt kom sammen tættere på Solen som en del af den samme proces, der dannede planeterne og mindre planeter, men at tyngdekraftsinteraktion med unge gaskæmper som Jupiter skød dem ud i ekstremt lang elliptisk parabolske baner.

Nylige undersøgelser foretaget af NASA antyder, at et stort antal Oort-skygenstande er et produkt af en udveksling af materialer mellem Solen og dens søskendestjerner, da de dannede og gled fra hinanden. Det foreslås også, at mange – muligvis flertallet – af Oort-skyobjekter ikke blev dannet i nærheden af solen.

Alessandro Morbidelli fra Observatoire de la Cote d’Azur har gennemført simuleringer af udviklingen af Oort-skyen fra solsystemets begyndelse til nutiden. Disse simuleringer indikerer, at tyngdekraftsinteraktion med nærliggende stjerner og galaktiske tidevand modificerede kometiske baner for at gøre dem mere cirkulære. Dette tilbydes som en forklaring på, hvorfor den ydre Oort-sky er næsten sfærisk i form, mens Hills-skyen, som er stærkere bundet til solen, ikke har fået en sfærisk form.

Nylige undersøgelser har vist, at dannelsen af Oort-skyen stort set er kompatibel med hypotesen om, at solsystemet dannet som en del af en indlejret klynge på 200-400 stjerner. Disse tidlige stjerner spillede sandsynligvis en rolle i skyens dannelse, da antallet af tætte stjernepassager i klyngen var meget højere end i dag, hvilket førte til langt hyppigere forstyrrelser.

Kometer:

Kometer menes at have to oprindelsespunkter inden for solsystemet. De starter som uendelige dyr i Oort Cloud og bliver derefter kometer, når forbipasserende stjerner slår nogle af dem ud af deres kredsløb og sender ind i en langvarig bane, der fører dem ind i det indre solsystem og ud igen.

Kortperiode kometer har baner, der varer op til to hundrede år, mens baner af langvarige kometer kan vare i tusinder af år. Mens kortperiode kometer menes at være kommet fra enten Kuiper Belt eller den spredte skive, er den accepterede hypotese, at kometer med lang periode stammer fra Oort Cloud. Der er dog nogle undtagelser fra denne regel.

For eksempel er der to hovedvarianter af kortperiode komet: Jupiter-familiekometer og Halley-familiekometer. Halley-familiekometer, der er opkaldt efter deres prototype (Halleys Comet), er usædvanlige ved, at selvom de er korte i perioden, menes de at stamme fra Oort-skyen. Baseret på deres baner foreslås det, at de engang var kometer, der var lange perioder, og som blev fanget af tyngden af en gaskæmpe og sendt ind i det indre solsystem.

Udforskning:

Fordi Oort Cloud er så meget længere ud end Kuiper Bælte, regionen forblev uudforsket og stort set udokumenteret. Rumprober har endnu ikke nået Oort-skyen, og Voyager 1 – den hurtigste og længste af de interplanetære rumprober, der i øjeblikket forlader solsystemet – giver sandsynligvis ingen oplysninger om det.

Ved Voyager 1 når sin nuværende hastighed til Oort-skyen i cirka 300 år og det tager cirka 30.000 år at passere den. Imidlertid vil sondens termoelektriske generatorer omkring 2025 ikke længere levere nok strøm til at betjene nogen af dens videnskabelige instrumenter. De andre fire sonder, der i øjeblikket undslipper solsystemet – Voyager 2, Pioneer 10 og 11 og New Horizons – vil også være ikke-funktionelle, når de når Oort-skyen.

Udforskning Oort Cloud byder på adskillige vanskeligheder, hvoraf de fleste skyldes, at det er utroligt langt væk fra jorden. På det tidspunkt, hvor en robotsonde rent faktisk kunne nå den og begynde at udforske området for alvor, vil der være gået århundreder her på Jorden. Ikke kun ville de, der i første omgang havde sendt det ud, være længe døde, men menneskeheden vil sandsynligvis have opfundet langt mere sofistikerede sonder eller endda bemandet håndværk i mellemtiden.

Undersøgelser kan stadig være (og udføres ved at undersøge kometerne, som den periodisk spytter ud, og langtrækkende observatorier vil sandsynligvis gøre nogle interessante opdagelser fra denne region i rummet i de kommende år. Det er en stor sky. Hvem ved hvad vi kan finde på lur derinde?

Vi har mange interessante artikler om Oort Cloud og Solar System for Universe Today. Her er en artikel om hvor stort solsystemet er og en om solsystemets diameter. Og her er alt hvad du behøver at vide om Halley’s Comet and Beyond Pluto.

Det kan også være en god idé at tjekke denne artikel fra NASA om Oort Cloud og en fra University of Michigan om kometenes oprindelse.

Glem ikke at kigge på podcasten fra Astronomy Cast. Episode 64: Pluto and the Icy Outer Solar System and Episode 292: The Oort Cloud.