На протяжении десятилетий ученые теоретизировали, что за пределами Солнечной системы, на расстоянии до 50 000 а.е. (0,79 литра) от Солнца, лежит огромное облако ледяных планетезималей, известных как Облако Оорта. Считается, что это облако, названное в честь голландского астронома Яна Оорта, является источником долгосрочных комет. Однако до настоящего времени не было представлено никаких прямых доказательств, подтверждающих существование Облака Оорта.
Это связано с тем, что Облако Оорта очень трудно наблюдать, поскольку оно находится довольно далеко от Солнца и рассеяно по очень большой области пространства. Однако в недавнем исследовании команда астрофизиков из Пенсильванского университета предложила радикальную идею. Используя карты космического микроволнового фона (CMB), созданные Планка Миссия и другие телескопы, они считают, что Облака Оорта вокруг других звезд могут быть обнаружены.
Исследование - «Исследование облаков Оорта вокруг звезд Млечного Пути с помощью исследований CMB», которое недавно появилось в Интернете - было проведено Эриком Дж. Бакстером, научным сотрудником кафедры физики и астрономии в Университете Пенсильвании. К нему присоединились профессора из Пенсильвании Каллен Х. Блейк и Бхувнеш Джайн (основной наставник Бакстера).
Напомним, что Облако Оорта - это гипотетическая область пространства, которая, как считается, простирается от 2000 до 5000 а.е. (0,03 и 0,08 л.с.) до 50 000 а.е. (0,79 л.с.) от Солнца - хотя некоторые оценки указывают, что она может достичь до 100 000 - 200 000 а.е. (1,58 и 3,16 л.с.). 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.
Считается, что это облако произошло от популяции небольших ледяных тел в пределах 50 а.е. от Солнца, которые присутствовали, когда Солнечная система была еще молода. Со временем теоретизируется, что орбитальные возмущения, вызванные планетами-гигантами, заставили те объекты, которые имели высокостабильные орбиты, образовать пояс Койпера вдоль плоскости эклиптики, в то время как те, которые имели более эксцентричные и дальние орбиты, образовали Облако Оорта.
Согласно Бакстеру и его коллегам, поскольку существование Облака Оорта сыграло важную роль в формировании Солнечной системы, поэтому логично предположить, что другие звездные системы имеют свои собственные Облака Оорта, которые они называют экзо-Оортом. Облака (EXOCs). Как доктор Бакстер объяснил журналу Space по электронной почте:
«Один из предложенных механизмов формирования облака Оорта вокруг нашего Солнца заключается в том, что некоторые объекты в протопланетном диске нашей солнечной системы были выброшены на очень большие эллиптические орбиты в результате взаимодействия с планетами-гигантами. Орбиты этих объектов были затем затронуты соседними звездами и галактическими потоками, заставляя их отклоняться от орбит, ограниченных плоскостью солнечной системы, и формировать теперь сферическое облако Оорта. Вы можете себе представить, что подобный процесс может происходить вокруг другой звезды с гигантскими планетами, и мы знаем, что есть много звезд, которые имеют гигантские планеты ».
Как указали в своем исследовании Бакстер и его коллеги, обнаружить EXOC сложно, в основном по тем же причинам, по которым нет прямых доказательств для собственного Облака Оорта Солнечной системы. С одной стороны, в облаке не так много материала с оценками, в несколько раз превышающими массу Земли. Во-вторых, эти объекты находятся очень далеко от нашего Солнца, что означает, что они не отражают много света или имеют сильные тепловые выбросы.
По этой причине Бакстер и его команда рекомендовали использовать карты неба на миллиметровой и субмиллиметровой длинах волн для поиска признаков Облаков Оорта вокруг других звезд. Такие карты уже существуют, благодаря миссиям, таким как Планка телескоп, который картировал космический микроволновый фон (CMB). Как указал Бакстер:
«В нашей статье мы используем карты неба на частотах 545 ГГц и 857 ГГц, которые были получены из наблюдений спутника Планка. Планк был в значительной степени разработан только для отображения CMB; тот факт, что мы можем использовать этот телескоп для изучения облаков экзо-Оорта и потенциально процессов, связанных с образованием планет, довольно удивителен! »
Это довольно революционная идея, так как обнаружение EXOC не было частью предполагаемой цели Планка миссия. Нанося на карту CMB, который является «реликтовым излучением», оставшимся от Большого взрыва, астрономы стремились узнать больше о том, как развивалась Вселенная с ранней Вселенной - около. 378 000 лет после Большого взрыва. Тем не менее, их исследование опирается на предыдущую работу под руководством Алана Стерна (главный исследователь Новые горизонты миссии).
В 1991 году вместе с Джоном Стоком (из Университета Колорадо, Боулдер) и Полом Вейсманом (из Лаборатории реактивного движения НАСА) Стерн провел исследование под названием «Поиск IRAS сверхсолнечных облаков Оорта». В этом исследовании они предложили использовать данные с инфракрасного астрономического спутника (IRAS) для поиска EXOC. Однако, хотя это исследование было сосредоточено на определенных длинах волн и 17 звездных системах, Бакстер и его команда полагались на данные для десятков тысяч систем и в более широком диапазоне длин волн.
Другие существующие и будущие телескопы, которые Бакстер и его команда считают полезными в этом отношении, включают телескоп Южного полюса, расположенный на станции Южный полюс Амундсена-Скотта в Антарктиде; Космологический телескоп Атакама и Обсерватория Саймонса в Чили; Субмиллиметровый телескоп с большой апертурой на воздушном шаре (BLAST) в Антарктике; телескоп Green Bank в Западной Вирджине и другие.
«Кроме того, Gaia Недавно спутник очень точно определил положения и расстояния звезд в нашей галактике », - добавил Бакстер. «Это делает выбор целей для поиска в облаке exo-Oort относительно простым. Мы использовали комбинацию Gaia а также Планка данные в нашем анализе. »
Чтобы проверить их теорию, Бакстер и его команда создали серию моделей для теплового излучения облаков экзо-Оорта. «Эти модели предполагали, что обнаружение облаков экзо-Оорта вокруг близлежащих звезд (или, по крайней мере, установление ограничений на их свойства) возможно с учетом существующих телескопов и наблюдений», - сказал он. «В частности, модели предполагали, что данные из Планка спутник потенциально может приблизиться к обнаружению облака экзо-оорта, подобного нашему, вокруг находящейся поблизости звезды ».
Кроме того, Бакстер и его команда также обнаружили намек на сигнал вокруг некоторых звезд, которые они рассмотрели в своем исследовании, особенно в системах Vega и Formalhaut. Используя эти данные, они смогли наложить ограничения на возможное существование EXOC на расстоянии от 10000 до 100000 а.е. от этих звезд, что примерно совпадает с расстоянием между нашим Солнцем и облаком Оорта.
Тем не менее, дополнительные исследования будут необходимы, прежде чем существование какого-либо из EXOCs может быть подтверждено. Эти обследования, вероятно, будут включать Космический телескоп Джеймса Вебба, который планируется запустить в 2021 году. Между тем, это исследование имеет некоторые довольно существенные последствия для астрономов, и не только потому, что оно предполагает использование существующих карт CMB для исследований вне Солнца. Как сказал Бакстер:
«Просто обнаружение облака exo-Oort было бы очень интересно, поскольку, как я упоминал выше, у нас нет прямых доказательств существования нашего собственного облака Oort. Если бы вы действительно обнаружили облако экзо-оорта, оно в принципе могло бы дать представление о процессах, связанных с образованием планет и эволюцией протопланетных дисков. Например, представьте, что мы обнаружили только облака экзо-Оорта вокруг звезд с гигантскими планетами. Это послужило бы довольно убедительным доказательством того, что формирование облака Оорта связано с гигантскими планетами, что подтверждается популярными теориями формирования нашего собственного облака Оорта ».
По мере того, как наши знания о Вселенной расширяются, ученые все больше интересуются тем, что общего у нашей Солнечной системы с другими звездными системами. Это, в свою очередь, помогает нам узнать больше о формировании и развитии нашей собственной системы. Это также дает возможные подсказки относительно того, как Вселенная изменилась с течением времени, и, возможно, даже там, где когда-нибудь можно будет найти жизнь.
