Od tysięcy lat astronomowie obserwowali, jak komety podróżują blisko Ziemi i rozświetlają nocne niebo. Z czasem obserwacje te doprowadziły do szeregu paradoksów. Na przykład, skąd się wzięły te komety? A jeśli ich materiał powierzchniowy wyparowuje, gdy zbliżają się do Słońca (tworząc w ten sposób swoje słynne aureole), muszą uformować się dalej, tam gdzie istniałyby tam przez większość swojego życia.

Z czasem obserwacje te doprowadziły do teorii, że daleko poza Słońcem i planetami istnieje duża chmura lodowego materiału i skał, z której pochodzi większość tych komet. To istnienie tej chmury, znanej jako Chmura Oorta (od jej głównego teoretycznego założyciela), pozostaje nieudowodnione. Ale z wielu komet krótko- i długookresowych, które prawdopodobnie stamtąd pochodzą, astronomowie nauczyli się wiele na temat ich budowy i składu.

Definicja:

Obłok Oorta to teoretyczna sferyczna chmura złożona głównie z lodowych planetozymali, która, jak się uważa, otacza Słońce w odległości do około 100 000 AU (2 lata). To umieszcza ją w przestrzeni międzygwiazdowej, poza heliosferą Słońca, gdzie wyznacza kosmologiczną granicę między Układem Słonecznym a regionem dominacji grawitacyjnej Słońca.

Podobnie jak Pas Kuipera i Rozproszony Dysk, Obłok Oorta jest rezerwuarem obiektów trans-Neptunowych, chociaż jest ponad tysiące razy bardziej odległy od naszego Słońca niż te dwa pozostałe. Pomysł obłoku lodowych nieskończenie małych istot został po raz pierwszy zaproponowany w 1932 roku przez estońskiego astronoma Ernsta Öpika, który postulował, że od dawna komety powstały w orbitującej chmurze na najbardziej zewnętrznej krawędzi Układu Słonecznego.

W 1950 roku, koncepcja ta została wskrzeszona przez Jana Oorta, który niezależnie postawił hipotezę, aby wyjaśnić zachowanie długoterminowych komet. Chociaż nie zostało to jeszcze udowodnione poprzez bezpośrednią obserwację, istnienie Chmury Oorta jest szeroko akceptowane w społeczności naukowej.

Struktura i skład:

Zewnętrzna chmura Oorta może zawierać biliony obiektów większych niż 1 km (0,62 mil) i miliardy o średnicy 20 kilometrów (12 mil). Jego całkowita masa nie jest znana, ale – zakładając, że Kometa Halleya jest typowym przedstawieniem zewnętrznych obiektów Obłoku Oorta – ma łączną masę około 3 × 1025 kilogramów (6,6 × 1025 funtów), czyli pięć Ziem.

Opierając się na analizach dawnych komet, zdecydowana większość obiektów Obłoku Oorta składa się z lodowych substancji lotnych – takich jak woda, metan, etan, tlenek węgla, cyjanowodór i amoniak. Pojawienie się asteroid, które uważa się za pochodzące z Obłoku Oorta, skłoniło również do badań teoretycznych, które sugerują, że populacja składa się z 1–2% asteroid.

Wcześniejsze szacunki wskazywały na to, że jej masa dochodzi do 380 mas Ziemi, ale poprawiono znajomość rozkładu wielkości komet w długim okresie doprowadziła do niższych szacunków. Tymczasem masa wewnętrznego Obłoku Oorta nie została jeszcze scharakteryzowana. Zawartość zarówno Pasa Kuipera, jak i Obłoku Oorta jest znana jako Obiekty Trans-Neptunian (TNO), ponieważ obiekty w obu regionach mają orbity, które są dalej od Słońca niż orbita Neptuna.

Pochodzenie:

Uważa się, że obłok Oorta jest pozostałością po pierwotnym dysku protoplanetarnym, który powstał wokół Słońca około 4,6 miliarda lat temu. Najpowszechniej akceptowaną hipotezą jest to, że obiekty chmury Oorta początkowo zbiegły się znacznie bliżej Słońca w ramach tego samego procesu, który uformował planety i mniejsze planety, ale to oddziaływanie grawitacyjne z młodymi gazowymi olbrzymami, takimi jak Jowisz, wyrzuciło je w ekstremalnie długie eliptyczne lub orbity paraboliczne.

Ostatnie badania przeprowadzone przez NASA sugerują, że duża liczba obiektów chmur Oorta jest wynikiem wymiany materiałów między Słońcem a jego siostrzanymi gwiazdami, gdy tworzyły się i odpływały od siebie. Sugeruje się również, że wiele – prawdopodobnie większość – obiektów chmur Oorta nie powstało w bliskiej odległości od Słońca.

Alessandro Morbidelli z Observatoire de la Cote d’Azur przeprowadził symulacje ewolucji chmura Oorta od początków Układu Słonecznego do chwili obecnej. Symulacje te wskazują, że oddziaływanie grawitacyjne z pobliskimi gwiazdami i pływami galaktycznymi zmodyfikowało orbity komet, aby uczynić je bardziej okrągłymi. Jest to wytłumaczenie, dlaczego zewnętrzna chmura Oorta ma prawie kulisty kształt, podczas gdy chmura Hillsa, która jest silniej związana ze Słońcem, nie przybrała kulistego kształtu.

Ostatnie badania wykazały, że powstanie chmury Oorta jest zasadniczo zgodne z hipotezą, że Układ Słoneczny uformowane jako część wbudowanej gromady złożonej z 200–400 gwiazd. Te wczesne gwiazdy prawdopodobnie odegrały rolę w tworzeniu się obłoku, ponieważ liczba bliskich przejść gwiazd w gromadzie była znacznie wyższa niż obecnie, co prowadzi do znacznie częstszych zaburzeń.

Komety:

Uważa się, że komety mają dwa punkty początkowe w Układzie Słonecznym. Zaczynają jako nieskończenie małe w Obłoku Oorta, a następnie stają się kometami, gdy mijające gwiazdy wytrącają niektóre z nich z orbit, wysyłając na długoterminową orbitę, która zabiera je do wewnętrznego Układu Słonecznego i z powrotem.

Krótkoterminowe komety mają orbity, które trwają do dwustu lat, podczas gdy orbity komet długookresowych mogą trwać tysiące lat. Podczas gdy uważa się, że komety krótkotrwałe wyłoniły się albo z Pasa Kuipera, albo z rozproszonego dysku, przyjęta hipoteza jest taka, że komety długookresowe powstają w Obłoku Oorta. Istnieją jednak pewne wyjątki od tej reguły.

Na przykład istnieją dwie główne odmiany komet krótkoterminowych: komety z rodziny Jowisza i komety z rodziny Halleyów. Komety z rodziny Halleyów, nazwane tak od ich prototypu (Kometa Halleya), są niezwykłe, ponieważ pomimo krótkiego okresu, uważa się, że pochodzą z obłoku Oorta. Opierając się na ich orbitach, sugeruje się, że były to kiedyś komety długookresowe, które zostały przechwycone przez grawitację gazowego olbrzyma i wysłane do wewnętrznego Układu Słonecznego.

Eksploracja:

Ponieważ Chmura Oorta jest znacznie dalej niż Kuiper Belt, region pozostał niezbadany iw dużej mierze nieudokumentowany. Sondy kosmiczne jeszcze nie dotarły do obszaru chmury Oorta, a Voyager 1 – najszybsza i najdalsza z międzyplanetarnych sond kosmicznych opuszczających obecnie Układ Słoneczny – prawdopodobnie nie dostarczy na jej temat żadnych informacji.

Na Ze swoją obecną prędkością Voyager 1 osiągnie chmurę Oorta za około 300 lat, a przejście przez nią zajmie około 30 000 lat. Jednak do około 2025 roku radioizotopowe generatory termoelektryczne sondy nie będą już dostarczać wystarczającej mocy do obsługi któregokolwiek z jej instrumentów naukowych. Pozostałe cztery sondy obecnie uciekające z Układu Słonecznego – Voyager 2, Pioneer 10 i 11 oraz Nowe Horyzonty – również nie będą działać, gdy dotrą do chmury Oorta.

Eksploracja Chmura Oorta przedstawia wiele trudności, z których większość wynika z faktu, że jest niesamowicie odległa od Ziemi. Zanim zautomatyzowana sonda będzie w stanie dosięgnąć go i rozpocząć na dobre badanie tego obszaru, miną wieki na Ziemi. Nie tylko ci, którzy go wysłali, byliby dawno martwi, ale ludzkość najprawdopodobniej w międzyczasie wynalazła znacznie bardziej wyrafinowane sondy, a nawet załogowe statki.

Mimo to badania mogą być (i are) przeprowadzane przez badanie komet, które okresowo wypluwa, a obserwatoria dalekiego zasięgu prawdopodobnie dokonają interesujących odkryć w tym rejonie kosmosu w nadchodzących latach. To wielka chmura. Kto wie, co możemy tam znaleźć?

Mamy wiele interesujących artykułów o Obłoku Oorta i Układzie Słonecznym w dzisiejszym Wszechświecie. Oto artykuł o wielkości Układu Słonecznego i jeden o średnicy Układu Słonecznego. A oto wszystko, co musisz wiedzieć o komecie Halleya i poza Plutonem.

Możesz również zapoznać się z tym artykułem NASA na temat chmury Oort i jednym z University of Michigan na temat pochodzenia komet.

Nie zapomnij obejrzeć podcastu z Astronomy Cast. Odcinek 64: Pluton i oblodzony zewnętrzny układ słoneczny oraz odcinek 292: Chmura Oorta.