Duizenden jaren lang hebben astronomen kometen dicht bij de aarde zien reizen en de nachtelijke hemel verlicht. Deze waarnemingen leidden na verloop van tijd tot een aantal paradoxen. Waar kwamen deze kometen bijvoorbeeld allemaal vandaan? En als hun oppervlaktemateriaal verdampt als ze de zon naderen (en zo hun beroemde halo’s vormen), moeten ze verder weg worden gevormd, waar ze daar het grootste deel van hun leven zouden hebben bestaan.

Na verloop van tijd leidden deze waarnemingen ertoe. volgens de theorie dat er ver voorbij de zon en de planeten een grote wolk van ijsachtig materiaal en gesteente bestaat waar de meeste van deze kometen vandaan komen. Dit bestaan van deze wolk, die bekend staat als de Oortwolk (naar de belangrijkste theoretische grondlegger), blijft onbewezen. Maar van de vele kometen met een korte en lange periode waarvan wordt aangenomen dat ze daar vandaan komen, hebben astronomen veel geleerd over de structuur en samenstelling ervan.

Definitie:

De Oortwolk is een theoretische bolvormige wolk van overwegend ijzige planetesimalen waarvan wordt aangenomen dat deze de zon omgeeft op een afstand van ongeveer 100.000 AU (2 ly). Dit plaatst het in de interstellaire ruimte, voorbij de heliosfeer van de zon, waar het de kosmologische grens bepaalt tussen het zonnestelsel en het gebied van de zwaartekrachtoverheersing van de zon.

Zoals de Kuipergordel en de Verspreide schijf, de Oortwolk is een reservoir van trans-Neptuniaanse objecten, hoewel hij duizenden keren verder van onze zon verwijderd is dan deze andere twee. Het idee van een wolk van ijskoude oneindig kleine deeltjes werd voor het eerst voorgesteld in 1932 door de Estse astronoom Ernst Öpik, die veronderstelde dat kometen met een lange periode hun oorsprong vonden in een in een baan om de aarde draaiende wolk aan de uiterste rand van het zonnestelsel.

In 1950, het concept werd nieuw leven ingeblazen door Jan Oort, die onafhankelijk het bestaan ervan veronderstelde om het gedrag van langetermijnkometen te verklaren. Hoewel het nog niet is bewezen door directe observatie, wordt het bestaan van de Oortwolk algemeen aanvaard in de wetenschappelijke gemeenschap.

Structuur en samenstelling:

De buitenste Oortwolk kan biljoenen objecten hebben die groter zijn dan 1 km (0,62 mijl), en miljarden met een diameter van 20 kilometer (12 mijl). Zijn totale massa is niet bekend, maar – aangenomen dat Halley’s komeet een typische representatie is van buitenste Oortwolk-objecten – heeft hij de gecombineerde massa van ongeveer 3 × 1025 kilogram (6,6 × 1025 pond), of vijf aardes.

Gebaseerd op de analyses van vroegere kometen, bestaat de overgrote meerderheid van Oort Cloud-objecten uit ijskoude vluchtige stoffen – zoals water, methaan, ethaan, koolmonoxide, waterstofcyanide en ammoniak. Het verschijnen van asteroïden waarvan wordt aangenomen dat ze afkomstig zijn uit de Oortwolk, heeft ook aanleiding gegeven tot theoretisch onderzoek dat suggereert dat de populatie uit 1-2% asteroïden bestaat.

Eerdere schattingen plaatsten hun massa op 380 aardmassa’s, maar verbeterde kennis van de grootteverdeling van kometen met een lange periode heeft geleid tot lagere schattingen. De massa van de binnenste Oortwolk moet ondertussen nog worden gekarakteriseerd. De inhoud van zowel de Kuipergordel als de Oortwolk staat bekend als Trans-Neptuniaanse Objecten (TNO’s), omdat de objecten van beide regio’s banen hebben die verder van de zon verwijderd zijn dan de baan van Neptunus.

Oorsprong:

Men denkt dat de Oortwolk een overblijfsel is van de oorspronkelijke protoplanetaire schijf die ongeveer 4,6 miljard jaar geleden rond de zon werd gevormd. De meest algemeen aanvaarde hypothese is dat de objecten van de Oortwolk aanvankelijk veel dichter bij de zon samenvloeiden als onderdeel van hetzelfde proces dat de planeten en kleinere planeten vormde, maar dat gravitatie-interactie met jonge gasreuzen zoals Jupiter ze in extreem lange elliptische of parabolische banen.

Recent onderzoek door NASA suggereert dat een groot aantal Oortwolkobjecten het product is van een uitwisseling van materialen tussen de zon en zijn broers en zussen terwijl ze gevormd en uit elkaar drijven. Er wordt ook gesuggereerd dat veel – mogelijk de meeste – Oortwolkobjecten niet in de directe nabijheid van de zon zijn gevormd.

Alessandro Morbidelli van het Observatoire de la Cote d’Azur heeft simulaties uitgevoerd over de evolutie van de Oortwolk vanaf het begin van het zonnestelsel tot heden. Deze simulaties geven aan dat gravitatie-interactie met nabije sterren en galactische getijden de komeetbanen veranderde om ze meer cirkelvormig te maken. Dit wordt aangeboden als een verklaring waarom de buitenste Oortwolk bijna bolvormig is, terwijl de Hills-wolk, die sterker aan de zon is gebonden, geen bolvorm heeft gekregen.

Recente studies hebben aangetoond dat de vorming van de Oort-wolk in grote lijnen compatibel is met de hypothese dat het zonnestelsel gevormd als onderdeel van een ingebedde cluster van 200–400 sterren. Deze vroege sterren speelden waarschijnlijk een rol bij de vorming van de wolk, aangezien het aantal nabije stellaire passages binnen de cluster veel hoger was dan tegenwoordig, wat leidde tot veel frequentere verstoringen.

Kometen:

Er wordt gedacht dat kometen twee oorsprong hebben binnen het zonnestelsel. Ze beginnen als oneindig kleine deeltjes in de Oortwolk en worden dan kometen wanneer passerende sterren sommigen van hen uit hun banen slaan, waardoor ze in een baan voor de lange termijn terechtkomen die hen naar het binnenste zonnestelsel en weer terugbrengt.

Kometen met een korte periode hebben banen die tot tweehonderd jaar duren, terwijl de banen van kometen met een lange periode duizenden jaren kunnen duren. Terwijl wordt aangenomen dat kometen met een korte periode zijn voortgekomen uit de Kuipergordel of de verspreide schijf, is de geaccepteerde hypothese dat kometen met een lange periode hun oorsprong vinden in de Oortwolk. Er zijn echter enkele uitzonderingen op deze regel.

Er zijn bijvoorbeeld twee hoofdvariëteiten van komeet met een korte periode: Jupiter-familie kometen en Halley-familie kometen. Kometen uit de Halley-familie, genoemd naar hun prototype (Halley’s Comet), zijn ongebruikelijk omdat, hoewel ze een korte periode hebben, ze vermoedelijk afkomstig zijn uit de Oortwolk. Op basis van hun banen wordt gesuggereerd dat ze ooit kometen met een lange periode waren die werden gevangen door de zwaartekracht van een gasreus en naar het binnenste zonnestelsel werden gestuurd.

Verkenning:

Omdat de Oortwolk zoveel verder weg is dan de Kuiper Belt, de regio bleef onontgonnen en grotendeels ongedocumenteerd. Ruimtesondes moeten het gebied van de Oortwolk nog bereiken en Voyager 1 – de snelste en verste van de interplanetaire ruimtesondes die momenteel het zonnestelsel verlaten – zal er waarschijnlijk geen informatie over geven.

zijn huidige snelheid zal Voyager 1 de Oortwolk over ongeveer 300 jaar bereiken, en het zal ongeveer 30.000 jaar duren om er doorheen te gaan. Rond 2025 zullen de radio-isotoop-thermo-elektrische generatoren van de sonde echter niet langer voldoende stroom leveren om zijn wetenschappelijke instrumenten te laten werken. De andere vier sondes die momenteel aan het zonnestelsel ontsnappen – Voyager 2, Pioneer 10 en 11 en New Horizons – zullen ook niet werken wanneer ze de Oort-wolk bereiken.

Verkennen de Oortwolk biedt talrijke moeilijkheden, waarvan de meeste voortkomen uit het feit dat hij ongelooflijk ver van de aarde verwijderd is. Tegen de tijd dat een robotsonde het daadwerkelijk zou kunnen bereiken en het gebied serieus zou gaan verkennen, zullen hier op aarde eeuwen zijn verstreken. Niet alleen zouden degenen die het in de eerste plaats hadden uitgezonden al lang dood zijn, maar de mensheid zal in de tussentijd waarschijnlijk veel geavanceerdere sondes of zelfs bemande vaartuigen hebben uitgevonden.

Toch kunnen studies (en zijn) uitgevoerd door de kometen te onderzoeken die het periodiek uitspuugt, en langeafstandsobservatoria zullen waarschijnlijk de komende jaren enkele interessante ontdekkingen doen vanuit dit gebied in de ruimte. Het is een grote wolk. Wie weet wat we daar op de loer kunnen vinden?

We hebben veel interessante artikelen over de Oortwolk en het zonnestelsel voor Universum Today. Hier is een artikel over hoe groot het zonnestelsel is, en een over de diameter van het zonnestelsel. En hier is alles wat je moet weten over Halley’s Comet and Beyond Pluto.

Misschien wil je ook dit artikel van NASA over de Oort Cloud en een van de University of Michigan lezen over de oorsprong van kometen.

Vergeet niet de podcast van Astronomy Cast te bekijken. Aflevering 64: Pluto en het ijzige buitenste zonnestelsel en aflevering 292: The Oort Cloud.