オールトの雲とは何ですか?

何千年もの間、天文学者は彗星が地球の近くを移動して夜空を照らすのを見てきました。やがて、これらの観察は多くのパラドックスにつながりました。たとえば、これらの彗星はすべてどこから来たのですか?そして、それらの表面物質が太陽に近づくにつれて蒸発する場合(したがって、それらの有名なハローを形成する)、それらは、それらがほとんどの寿命の間そこに存在していたであろう、より遠くに形成されなければなりません。

やがて、これらの観測は導きました太陽と惑星をはるかに超えて、これらの彗星のほとんどが由来する氷の物質と岩の大きな雲が存在するという理論に。オールトの雲(その主要な理論的創設者にちなんで)として知られているこの雲のこの存在は、証明されていないままです。しかし、そこから来たと考えられている多くの短周期彗星と長周期彗星から、天文学者はその構造と組成について多くのことを学びました。

定義:

オールトの雲は、主に氷の微惑星の理論上の球形の雲であり、最大約100,000 AU(2 ly)の距離で太陽を取り囲むと考えられています。これにより、太陽系と太陽の重力支配領域との間の宇宙境界を定義する太陽圏を超えて、星間空間に配置されます。

カイパーベルトや散乱円盤天体であるオールトの雲は、太陽系外縁天体の貯蔵庫ですが、これらの他の2つよりも太陽から1000倍以上離れています。氷のような無限小の雲のアイデアは、1932年にエストニアの天文学者エルンストエピックによって最初に提案されました。彼は、長周期彗星は太陽系の最外端にある軌道を回る雲から始まったと仮定しました。

1950年、この概念は、長期彗星の振る舞いを説明するためにその存在を独自に仮定したヤン・オールトによって復活しました。直接の観察ではまだ証明されていませんが、オールトの雲の存在は科学界で広く受け入れられています。

構造と構成:

外側のオールトの雲には、1 km(0.62 mi)を超える数兆個のオブジェクトと、直径20 km(12 mi)の数十億個のオブジェクトが含まれている可能性があります。その総質量は不明ですが、ハレー彗星が外側のオールトの雲オブジェクトの典型的な表現であると仮定すると、合計質量は約3×1025キログラム(6.6×1025ポンド)、つまり5つの地球になります。

過去の彗星の分析に基づくと、オールトの雲のオブジェクトの大部分は、水、メタン、エタン、一酸化炭素、シアン化水素、アンモニアなどの氷の揮発性物質で構成されています。オールトの雲に由来すると考えられている小惑星の出現も、人口が1〜2%の小惑星で構成されていることを示唆する理論的研究を促しました。

以前の推定では、その質量は最大380の地球質量でしたが、改善されました。長周期彗星のサイズ分布に関する知識は、より低い推定につながりました。一方、内側のオールトの雲の質量はまだ特徴付けられていません。カイパーベルトとオールトの雲の両方のコンテンツは、海王星の軌道よりも太陽から遠い軌道を持っているため、太陽系外縁天体(TNO)として知られています。

オールトの雲と呼ばれる彗星の帯が太陽系を取り囲むと理論化されています(画像クレジット:NASA / JPL)。

起源:

オールトの雲は、約46億年前に太陽の周りに形成された元の原始惑星系円盤の残骸であると考えられています。最も広く受け入れられている仮説は、オールトの雲の物体は、惑星や小惑星を形成したのと同じプロセスの一部として、最初は太陽の近くで合体したが、木星などの若いガス巨人との重力相互作用によって、それらが非常に長い楕円形または放物線軌道。

NASAによる最近の研究によると、オールトの雲のオブジェクトの多くは、太陽とその兄弟星が形成されて離れていく際の物質交換の産物であることが示されています。また、オールトの雲のオブジェクトの多く(おそらく大部分)が太陽のすぐ近くに形成されていないことも示唆されています。

コートダジュール天文台のアレッサンドロモルビデリは太陽系の始まりから現在までのオールトの雲。これらのシミュレーションは、近くの星や銀河潮汐力との重力相互作用が彗星の軌道を変更して、それらをより円形にしたことを示しています。これは、外側のオールトの雲がほぼ球形であるのに対し、太陽により強く結合しているヒルズの雲が球形を獲得していない理由の説明として提供されています。

太陽系とそのオールトの雲の比較。 70、000年前、ショルツ星とその仲間は太陽系の外側の境界を通過しました。クレジット:NASA、Michael Osadciw /ロチェスター大学

最近の研究によると、オールトの雲の形成は、太陽系という仮説と広く互換性があることが示されています。 200〜400個の星の埋め込まれたクラスターの一部として形成されます。これらの初期の星は、クラスター内の接近した恒星の通過の数が今日よりもはるかに多く、はるかに頻繁な摂動につながるため、雲の形成に役割を果たした可能性があります。

彗星:

彗星は太陽系内に2つの起源があると考えられています。それらはオールトの雲の中で極小として始まり、通過する星がそれらのいくつかを軌道からノックアウトし、それらを内側の太陽系に連れて行き、再び外に出す長期軌道に送るときに彗星になります。

短周期彗星の軌道は最大200年続きますが、長周期彗星の軌道は数千年続くことがあります。短周期彗星はカイパーベルトまたは散乱円盤天体のいずれかから出現したと考えられていますが、受け入れられている仮説は、長周期彗星はオールトの雲から発生しているというものです。ただし、この規則にはいくつかの例外があります。

たとえば、短周期彗星には、木星ファミリーの彗星とハレー彗星の2つの主要な種類があります。プロトタイプ(ハレー彗星)にちなんで名付けられたハレー彗星は、周期は短いものの、オールトの雲に由来すると考えられているという点で珍しいものです。それらの軌道に基づいて、それらはかつてガス巨人の重力によって捕らえられて内部の太陽系に送られた長周期彗星であったことが示唆されます。

太陽を周回する彗星の進化。クレジット:大気宇宙科学研究所/ NASA

探索:

オールトの雲はカイパーよりはるかに遠いためベルト、この地域は未踏のままで、ほとんど文書化されていませんでした。宇宙探査機はまだオールトの雲の領域に到達しておらず、現在太陽系を出ている惑星間宇宙探査機の中で最速かつ最も遠いボイジャー1号は、それに関する情報を提供しない可能性があります。

At現在の速度であるボイジャー1号は、約300年でオールトの雲に到達し、通過するのに約30、000年かかります。ただし、2025年頃までに、プローブの放射性同位元素熱電発電機は、科学機器を操作するのに十分な電力を供給できなくなります。現在太陽系を脱出している他の4つのプローブ(ボイジャー2号、パイオニア10号と11号、ニューホライズンズ)も、オールトの雲に到達すると機能しなくなります。

探索オールトの雲には多くの困難がありますが、そのほとんどは地球から信じられないほど離れているという事実から生じています。ロボット探査機が実際にそこに到達し、本格的にその地域を探索し始めるまでに、この地球上では何世紀も経っています。そもそもそれを送り出した人々は長い間死んでいるだけでなく、人類はその間にはるかに洗練された探査機や有人の工芸品さえも発明した可能性が高いでしょう。

それでも、研究は可能です(そして)定期的に噴出する彗星を調べることで行われており、長距離天文台は今後数年間でこの宇宙領域から興味深い発見をする可能性があります。大きな雲です。そこに何が潜んでいるのか誰にも分かりませんか?

今日の宇宙のオールトの雲と太陽系に関する興味深い記事がたくさんあります。これは、太陽系の大きさに関する記事と、太陽系の直径に関する記事です。ハレー彗星とプルートを超えて知っておくべきことはこれだけです。

オールトの雲のNASAとミシガン大学のこの記事もチェックしてみてください。彗星の起源について。

AstronomyCastのポッドキャストも忘れずにご覧ください。エピソード64:冥王星と氷のような太陽系とエピソード292:オールトの雲。

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