Tūkstošiem gadu astronomi ir vērojuši, kā komētas ceļo tuvu Zemei un izgaismo nakts debesis. Laika gaitā šie novērojumi noveda pie vairākiem paradoksiem. Piemēram, kur bija visas šīs komētas? Un, ja viņu virsmas materiāls iztvaiko, tuvojoties Saulei (tādējādi veidojot savus slavenos halos), tiem jāveidojas tālāk, kur viņi tur būtu pastāvējuši lielāko mūža daļu.
Laika gaitā šie novērojumi noveda pie teorijas, ka tālu aiz Saules un planētām ir liels ledus materiāla un klinšu mākonis, no kurienes nāk lielākā daļa šo komētu. Šī mākoņa, kas pazīstams kā Oort mākonis (pēc tā galvenā teorētiskā pamatlicēja), pastāvēšana joprojām nav pierādīta. Bet no daudzajām īsās un ilgstošās komētas, kuras, domājams, ir nākušas no turienes, astronomi ir daudz iemācījušies par tās struktūru un sastāvu.
Definīcija:
Oortas mākonis ir teorētisks sfērisks mākonis, kurā pārsvarā ir apledojušie plaknes simboli un kas, domājams, apņem Sauli attālumā līdz aptuveni 100 000 AU (2 ly). Tas novieto to starpzvaigžņu telpā aiz Saules Heliosfēras, kur tas nosaka kosmoloģisko robežu starp Saules sistēmu un Saules gravitācijas dominējošo reģionu.
Tāpat kā Kuipera josta un izkaisītais disks, Oortas mākonis ir trans-Neptūnas objektu rezervuārs, lai arī tas ir vairāk nekā tūkstošiem reižu tālāk no mūsu Saules kā šie pārējie divi. Ideju par apledojušu bezgalīgu simbolu mākoņu pirmo reizi ierosināja 1932. gadā igauņu astronoms Ernsts Öpiks, kurš postulēja, ka ilgtermiņa komētas radās orbītā esošajā mākonī Saules sistēmas tālākajā malā.
1950. gadā šo jēdzienu augšāmcēla Jans Oorts, kurš patstāvīgi izvirzīja hipotēzi par tā pastāvēšanu, lai izskaidrotu ilgtermiņa komētu izturēšanos. Lai gan tas vēl nav pierādīts ar tiešu novērošanu, Oortas mākoņa esamība ir plaši atzīta zinātnieku aprindās.
Uzbūve un sastāvs:
Tiek uzskatīts, ka Oort mākonis stiepjas no 2000 līdz 5000 AU (0,03 un 0,08 ly) līdz 50 000 AU (0,79 ly) no Saules, lai gan dažos aprēķinos ārējā mala ir novietota līdz 100 000 un 200 000 AU (1,58 un 3.16 ly). Tiek uzskatīts, ka mākoni veido divi reģioni - sfērisks ārējais Oort mākonis ar izmēru 20 000 - 50 000 AU (0,32 - 0,79 ly) un diska formas iekšējais Oort (vai Hills) mākonis no 2000 - 20 000 AU (0,03 - 0,32 ly). .
Ārējā Oorta mākonī var būt triljoni objektu, kas ir lielāki par 1 km (0,62 jūdzes), un miljardiem, kuru izmērs ir 20 kilometru (12 jūdzes) diametrā. Tā kopējā masa nav zināma, bet - pieņemot, ka Halley's Comet ir tipisks Oort Cloud mākoņu priekšstatu attēlojums, - tās kopējā masa ir aptuveni 3 × 1025 kilogrami (6,6 × 1025 mārciņas) jeb piecas Zemes.
Balstoties uz pagātnes komētu analīzi, lielāko daļu Oort Cloud objektu veido ledaini gaistoši savienojumi - piemēram, ūdens, metāns, etāns, oglekļa monoksīds, cianīdūdeņradis un amonjaks. Asteroīdu, kuru izcelsme, domājams, ir Oortas mākonis, parādīšanās ir rosinājusi arī teorētiskus pētījumus, kas liecina, ka populācija sastāv no 1–2% asteroīdu.
Iepriekšējās aplēsēs tās masa tika novietota līdz 380 Zemes masām, bet uzlabotās zināšanas par ilgtermiņa komētu lieluma sadalījumu ļāva iegūt zemākas aplēses. Tikmēr iekšējā Oorta mākoņa masa vēl nav jāapraksta. Gan Kuipera jostas, gan Oorta mākoņa saturs ir pazīstams kā Trans-Neptunian Objects (TNO), jo abu reģionu objektiem ir orbītas, kas atrodas tālāk no Saules nekā Neptūna orbīta.
Izcelsme:
Tiek uzskatīts, ka Oortas mākonis ir sākotnējā protoplanetārā diska paliekas, kas izveidojās ap Sauli aptuveni pirms 4,6 miljardiem gadu. Visizplatītākā hipotēze ir tāda, ka Oorta mākoņa objekti sākotnēji saplūda daudz tuvāk Saulei kā daļa no tā paša procesa, kas veidoja planētas un nelielas planētas, bet šī gravitācijas mijiedarbība ar jauniem gāzes milžiem, piemēram, Jupiters, viņus izstūma īpaši garos eliptiskos vai paraboliskās orbītas.
Nesenie NASA pētījumi liecina, ka daudzi Oort mākoņu objekti ir materiālu apmaiņas produkts starp Sauli un tās brāļiem un māsām, kad tie veidojās un dreifēja. Tiek arī ierosināts, ka daudzi - iespējams, lielākā daļa - Oort mākoņu objekti nebija izveidoti tiešā Saules tuvumā.
Alessandro Morbidelli no observatorijas de la Cote d’Azur ir veicis simulācijas Oorta mākoņa evolūcijai no Saules sistēmas pirmsākumiem līdz mūsdienām. Šīs simulācijas norāda, ka gravitācijas mijiedarbība ar tuvumā esošajām zvaigznēm un galaktisko plūdmaiņu modificēja komētas orbītas, lai tās būtu apļveida. Tas tiek piedāvāts kā izskaidrojums tam, kāpēc ārējais Oort mākonis ir gandrīz sfēriskas formas, kamēr Hills mākonis, kas stiprāk saistīts ar Sauli, nav ieguvis sfērisku formu.
Jaunākie pētījumi liecina, ka Oorta mākoņa veidošanās ir plaši savienojama ar hipotēzi, ka Saules sistēma izveidojās kā iegultas 200–400 zvaigžņu kopas daļa. Šīm agrīnajām zvaigznēm, iespējams, bija loma mākoņa veidošanā, jo tuvu zvaigžņu pāreju skaits klasterī bija daudz lielāks nekā šodien, kas izraisīja daudz biežākas perturbācijas.
Komētas:
Tiek uzskatīts, ka komētām ir divi Saules sistēmas izejas punkti. Viņi sākas kā bezgalīgi simboli Oortas mākonī un pēc tam kļūst par komētām, kad garām ejošās zvaigznes dažus no tiem izsit no orbītām, nosūtot uz ilgtermiņa orbītu, kas viņus ievada iekšējā Saules sistēmā un atkal ārā.
Īslaicīgas komētas orbītas ir līdz divsimt gadiem, kamēr ilgtermiņa komētu orbītas var ilgt tūkstošiem gadu. Tā kā tiek uzskatīts, ka īslaicīgas komētas ir radušās vai nu no Kuipera jostas, vai izkliedētā diska, tiek pieņemta hipotēze, ka komētas no ilgtermiņa perioda rodas Oortas mākonī. Tomēr ir daži izņēmumi no šī noteikuma.
Piemēram, pastāv divas galvenās īslaicīgas komētas šķirnes: Jupitera ģimenes komētas un Halley ģimenes komētas. Halley ģimenes komētas, kas nosauktas par savu prototipu (Halley’s Comet), ir neparastas ar to, ka, lai arī tām ir īss laika posms, domājams, ka tās ir cēlušās no Oort mākoņa. Balstoties uz to orbītām, tiek ierosināts, ka tās kādreiz bija ilgstošas komētas, kuras sagūstīja gāzes giganta smagums un nosūtīja uz iekšējo Saules sistēmu.
Izpēte:
Tā kā Oortas mākonis atrodas tālu tālāk nekā Kuipera josta, reģions palika neizpētīts un lielākoties bez dokumentiem. Kosmosa zondes vēl nav sasniegušas Oortas mākoņa zonu, un Voyager 1 - ātrākais un tālākais no starpplanētu kosmosa zondes, kas šobrīd iziet no Saules sistēmas, - visticamāk, par to nesniegs nekādu informāciju.
Ar pašreizējo ātrumu, Voyager 1 sasniegs Oortas mākoni aptuveni 300 gadu laikā, un cauri tam būs nepieciešami apmēram 30 000 gadu. Tomēr aptuveni 2025. gadā zondes radioizotopu termoelektriskie ģeneratori vairs nepiegādās pietiekami daudz enerģijas, lai darbinātu kādu no tās zinātniskajiem instrumentiem. Pārējās četras zondes, kas šobrīd aizbēg no Saules sistēmas - Voyager 2, Pioneer 10 un 11, un Jauni horizonti - arī nedarbosies, kad tie sasniegs Oort mākoni.
Oorta mākoņa izpēte rada daudzas grūtības, lielākoties no tā, ka tas ir neticami tālu no Zemes. Līdz brīdim, kad robotizētā zonde faktiski varētu to sasniegt un nopietni sākt izpētīt teritoriju, šeit uz Zemes būs pagājuši gadsimtiem ilgi. Ne tikai tie, kas to vispirms bija izsūtījuši, būs jau sen miruši, bet cilvēce, visticamāk, pa to laiku būs izgudrojusi daudz sarežģītākas zondes vai pat apkalpotu kuģi.
Tomēr pētījumus var (un veic), pārbaudot komētas, kuras periodiski izspļauj, un tāldarbības observatorijas nākamajos gados, iespējams, veiks dažus interesantus atklājumus no šī kosmosa reģiona. Tas ir liels mākonis. Kas zina, ko mēs tur varētu atrast?
Mums ir daudz interesantu rakstu par žurnāla Oort mākoņu un saules sistēmu kosmosam. Šis ir raksts par to, cik liela ir Saules sistēma un viena par Saules sistēmas diametru. Un šeit ir viss, kas jums jāzina par Halley's Comet un ārpus Plutona.
Jūs varētu arī apskatīt šo NASA rakstu par Oort Cloud un Mičiganas Universitātes rakstu par komētu izcelsmi.
Neaizmirstiet apskatīt Podcast apraidi no Astronomy Cast. 64. epizode: Plutons un ledus ārējā saules sistēma un sērija 292: Oorta mākonis.
Atsauce:
NASA Saules sistēmas izpēte: Kuipera jostas un Oorta mākonis
