В течение тысяч лет астрономы наблюдали, как кометы путешествуют близко к Земле и освещают ночное небо. Со временем эти наблюдения привели к ряду парадоксов. Например, откуда все эти кометы? И если их поверхностный материал испаряется, когда они приближаются к Солнцу (таким образом, образуя свои знаменитые ореолы), они должны образовываться дальше, где они существовали бы там большую часть своей жизни.
Со временем эти наблюдения привели к теории, что далеко за пределами Солнца и планет существует большое облако ледяного материала и камня, откуда происходит большинство этих комет. Это существование этого облака, которое известно как Облако Оорта (после его основного теоретического основателя), остается недоказанным. Но из множества коротких и длительных комет, которые, как полагают, пришли оттуда, астрономы многое узнали о его структуре и составе.
Определение:
Облако Оорта - это теоретическое сферическое облако преимущественно ледяных планетезималей, которое, как полагают, окружает Солнце на расстоянии до 100 000 а.е. Это помещает его в межзвездное пространство, за пределы гелиосферы Солнца, где оно определяет космологическую границу между Солнечной системой и областью гравитационного доминирования Солнца.
Подобно поясу Койпера и рассеянному диску, Облако Оорта является резервуаром транс-нептунских объектов, хотя оно в тысячи раз дальше от нашего Солнца, чем эти два других. Идея облака ледяных бесконечно малых была впервые предложена в 1932 году эстонским астрономом Эрнстом Эпиком, который предположил, что долгоживущие кометы возникли в орбитальном облаке на самом краю Солнечной системы.
В 1950 году эта концепция была воскрешена Яном Оортом, который независимо друг от друга выдвинул гипотезу о ее существовании, чтобы объяснить поведение долгосрочных комет. Хотя это еще не было доказано непосредственным наблюдением, существование Облака Оорта широко признано в научном сообществе.
Структура и состав:
Считается, что Облако Оорта простирается от 2000 до 5000 а.е. (0,03–0,08 года) до 50 000 а.е. (0,79 года) от Солнца, хотя по некоторым оценкам внешний край достигает 100 000–200 000 а.е. 3,16 л). Предполагается, что Облако состоит из двух областей: сферического внешнего Облака Оорта от 20 000 до 50 000 а.е. (0,32-0,79 года) и дискообразного внутреннего Облака Оорта (или Холмов) от 2000 до 20000 а.е. (0,03-0,32 года) ,
Внешнее облако Оорта может иметь триллионы объектов размером более 1 км (0,62 мили) и миллиарды, которые имеют диаметр 20 километров (12 миль). Его общая масса неизвестна, но - если предположить, что комета Галлея является типичным представлением внешних объектов Облака Оорта - она имеет общую массу примерно 3 × 10.25 килограммы (6,6 × 1025 фунтов) или пять Земли.
Основываясь на анализе прошлых комет, подавляющее большинство объектов Облака Оорта состоят из ледяных летучих веществ, таких как вода, метан, этан, оксид углерода, цианистый водород и аммиак. Появление астероидов, предположительно происходящих из Облака Оорта, также подтолкнуло к теоретическим исследованиям, согласно которым население состоит из 1-2% астероидов.
В более ранних оценках его масса составляла до 380 масс Земли, но улучшенные знания о распределении по размерам долгопериодических комет привели к снижению оценок. Тем временем масса внутреннего Облака Оорта еще не охарактеризована. Содержимое как пояса Койпера, так и Облака Оорта известно как Транс-Нептунские Объекты (TNO), потому что объекты обоих регионов имеют орбиты, которые находятся дальше от Солнца, чем орбита Нептуна.
Происхождение:
Облако Оорта, как полагают, является остатком первоначального протопланетного диска, который образовался вокруг Солнца примерно 4,6 миллиарда лет назад. Наиболее широко принятая гипотеза состоит в том, что объекты облака Оорта первоначально объединились намного ближе к Солнцу как часть того же самого процесса, который сформировал планеты и второстепенные планеты, но что гравитационное взаимодействие с молодыми газовыми гигантами, такими как Юпитер, вытолкнуло их в чрезвычайно длинный эллиптический или параболические орбиты.
Недавние исследования НАСА предполагают, что большое количество облачных объектов Оорта является продуктом обмена материалами между Солнцем и его родными звездами, когда они образовались и разошлись. Также предполагается, что многие - возможно, большинство - облачных объектов Оорта не были сформированы в непосредственной близости от Солнца.
Алессандро Морбиделли из Обсерватории Лазурного берега провел моделирование эволюции облака Оорта от зарождения Солнечной системы до настоящего времени. Эти моделирования показывают, что гравитационное взаимодействие с близлежащими звездами и галактическими потоками изменяет кометные орбиты, чтобы сделать их более круглыми. Это предлагается в качестве объяснения того, почему внешнее Облако Оорта имеет почти сферическую форму, в то время как облако Хилс, которое более сильно связано с Солнцем, не приобрело сферическую форму.
Недавние исследования показали, что формирование облака Оорта в целом совместимо с гипотезой о том, что Солнечная система сформировалась как часть встроенного скопления из 200–400 звезд. Эти ранние звезды, вероятно, сыграли роль в формировании облака, поскольку число близких звездных проходов внутри скопления было намного выше, чем сегодня, что привело к гораздо более частым возмущениям.
Кометы:
Считается, что кометы имеют две точки происхождения в Солнечной системе. Они начинаются как бесконечно малые в Облаке Оорта, а затем становятся кометами, когда проходящие звезды выбивают некоторых из них с их орбит, отправляя на долгосрочную орбиту, которая выводит их во внутреннюю солнечную систему и снова вылетает.
У короткопериодических комет есть орбиты, которые длятся до двухсот лет, в то время как орбиты у длиннопериодических комет могут длиться тысячи лет. В то время как короткопериодические кометы, как полагают, возникли либо из пояса Койпера, либо из разбросанного диска, принятая гипотеза состоит в том, что кометы с длительными периодами происходят из Облака Оорта. Однако есть некоторые исключения из этого правила.
Например, есть две основные разновидности короткопериодических комет: кометы семейства Юпитера и кометы семейства Галлея. Кометы семейства Галлея, названные в честь своего прототипа (кометы Галлея), необычны тем, что, хотя они короткие по времени, считается, что они произошли из облака Оорта. Исходя из их орбит, предполагается, что они когда-то были кометами длительного периода, которые были захвачены гравитацией газового гиганта и отправлены во внутреннюю Солнечную систему.
Исследование:
Поскольку Облако Оорта находится намного дальше, чем пояс Койпера, регион остался неисследованным и в основном без документов. Космические зонды еще не достигли области облака Оорта, и Вояджер 1 - самый быстрый и дальний из межпланетных космических зондов, в настоящее время выходящий из Солнечной системы, - вряд ли предоставит какую-либо информацию о нем.
На его текущей скорости, Вояджер 1 достигнет облака Оорта примерно через 300 лет, и пройдет около 30000 лет, чтобы пройти через него. Однако к 2025 году радиоизотопные термоэлектрические генераторы зонда больше не будут обеспечивать достаточную мощность для работы любого из его научных приборов.. Остальные четыре зонда в настоящее время покидают Солнечную систему - Вояджер 2, Пионер 10 а также 11, а также Новые горизонты - также будет не функционировать, когда они достигнут облака Oort.
Изучение Облака Оорта представляет многочисленные трудности, большинство из которых возникают из-за того, что оно невероятно далеко от Земли. К тому времени, когда роботизированный зонд сможет действительно добраться до него и начать всерьез исследовать этот район, здесь, на Земле, пройдут столетия. Мало того, что те, кто отправил его в первую очередь, были давно мертвы, но человечество, скорее всего, тем временем изобрело гораздо более сложные зонды или даже пилотируемое ремесло.
Тем не менее, исследования могут проводиться (и проводятся) путем изучения комет, которые он периодически выплевывает, и обсерватории большой дальности, вероятно, сделают несколько интересных открытий из этой области космоса в ближайшие годы. Это большое облако. Кто знает, что мы можем там скрывать?
У нас есть много интересных статей о журнале Oort Cloud и Solar System for Space. Вот статья о том, насколько велика Солнечная система, и о диаметре Солнечной системы. И вот все, что вам нужно знать о комете Галлея и за ее пределами.
Вы также можете проверить эту статью из НАСА о Облаке Оорта и статью из Мичиганского университета о происхождении комет.
Не забудьте взглянуть на подкаст из Astronomy Cast. Эпизод 64: Плутон и ледяная внешняя солнечная система и Эпизод 292: Облако Оорта.
Ссылка:
Исследование Солнечной системы НАСА: пояс Койпера и облако Оорта
