Hvad er Oort Cloud?

I tusinder af år har astronomer set kometer rejse tæt på Jorden og tænde op for nattehimlen. Med tiden førte disse observationer til en række paradokser. For eksempel, hvor kom disse kometer alle fra? Og hvis deres overflademateriale fordamper, når de nærmer sig solen (og dermed danner deres berømte glorier), skal de dannes længere væk, hvor de ville have eksisteret der de fleste af deres levetid.

Med tiden førte disse observationer til teorien om, at der langt ud over solen og planeterne findes en stor sky af iskoldt materiale og sten, hvor de fleste af disse kometer kommer fra. Denne eksistens af denne sky, der er kendt som Oort Cloud (efter dens vigtigste teoretiske grundlægger), forbliver uprøvet. Men fra de mange korte og langvarige kometer, der menes at være kommet derfra, har astronomer lært meget om struktur og sammensætning.

Definition:

Oort Cloud er en teoretisk sfærisk sky af overvejende iskolde planetesimaler, som menes at omgive solen i en afstand på op til omkring 100.000 AU (2 ly). Dette placerer det i det interstellære rum, ud over solens heliosfære, hvor det definerer den kosmologiske grænse mellem solsystemet og solens område med tyngdekraften.

Ligesom Kuiper Belt og den spredte skive, Oort Cloud er et reservoir med transneptuniske genstande, skønt det er tusindvis gange mere fjernt fra vores sol som disse andre to. Idéen om en sky af isnende uendelige dyr blev først foreslået i 1932 af den estiske astronom Ernst Öpik, der postulerede, at kometer i lang periode stammer fra en kredsende sky i den yderste kant af solsystemet.

I 1950 begrebet blev genoplivet af Jan Oort, som uafhængigt antog dets eksistens for at forklare adfærd hos langvarige kometer. Selvom det endnu ikke er blevet bevist ved direkte observation, er eksistensen af Oort Cloud bredt accepteret i det videnskabelige samfund.

Struktur og sammensætning:

Den ydre Oort-sky kan have billioner af genstande større end 1 km (0,62 mi) og milliarder, der måler 20 kilometer (12 mi) i diameter. Dens samlede masse kendes ikke, men forudsat at Halleys Comet er en typisk gengivelse af ydre Oort Cloud-objekter – har den den samlede masse på ca. 3 × 1025 kg (6,6 × 1025 pund) eller fem jordarter.

Baseret på analyserne af tidligere kometer er langt størstedelen af Oort Cloud-objekter sammensat af isende flygtige stoffer – såsom vand, metan, ethan, kulilte, hydrogencyanid og ammoniak. Udseendet af asteroider, der antages at stamme fra Oort Cloud, har også ført til teoretisk forskning, der antyder, at befolkningen består af 1-2% asteroider.

Tidligere estimater placerede sin masse op til 380 jordmasser, men forbedret viden om størrelsesfordelingen af langvarige kometer har ført til lavere estimater. i mellemtiden er den indre Oort Cloud endnu ikke karakteriseret. Indholdet af både Kuiper Belt og Oort Cloud er kendt som Trans-Neptunian Objects (TNOer), beca brug objekterne i begge regioner har baner, der er længere væk fra solen end Neptuns bane.

Oprindelse:

Oort skyen menes at være en rest af den oprindelige protoplanetar disk, der blev dannet omkring solen for cirka 4,6 milliarder år siden. Den mest accepterede hypotese er, at Oort-skyens objekter oprindeligt kom sammen tættere på solen som en del af den samme proces, der dannede planeterne og mindre planeter, men at tyngdekraftsinteraktionen med unge gaskæmper som Jupiter skød dem ud i ekstremt lange elliptiske eller parabolske baner.

Nylige undersøgelser foretaget af NASA antyder, at et stort antal Oort-skygenstande er et produkt af en udveksling af materialer mellem solen og dets søskendestjerner, da de dannede og gled fra hinanden. Det er også foreslog, at mange – muligvis flertallet – af Oort-skyobjekter ikke blev dannet i nærheden af solen.

Alessandro Morbidelli fra Observatoire de la Cote d “Azur har gennemført simuleringer af udviklingen af Oort-skyen fra begyndelsen af solsystemet til nutiden. Disse simuleringer indikerer, at tyngdekraftsinteraktion med nærliggende stjerner og galaktiske tidevand modificerede kometiske baner for at gøre dem mere cirkulære. Dette tilbydes som en forklaring på, hvorfor den ydre Oort Cloud er næsten sfærisk i form, mens Hills skyen, der er bundet stærkere til solen, ikke har fået en sfærisk form.

Nylige undersøgelser har vist, at dannelsen af Oort-skyen stort set er kompatibel med hypotesen om, at solsystemet dannes som en del af en indlejret klynge på 200-400 stjerner. Disse tidlige stjerner spillede sandsynligvis en rolle i skyens dannelse, da antallet af tætte stjernepassager i klyngen var meget højere end i dag, hvilket førte til langt hyppigere forstyrrelser.

Kometer:

Det antages, at kometer har to oprindelsespunkter i solsystemet. De starter som uendelige størrelser i Oort Cloud og bliver derefter kometer, når forbipasserende stjerner slår nogle af dem ud af deres kredsløb og sender i en langvarig bane dem ind i det indre solsystem og ud igen.

Kortperiode kometer har baner, der varer op til to hundrede år, mens baner af langvarige kometer kan vare i tusinder af år. Mens korte perioder kometer menes at være kommet ud fra enten Kuiper Belt eller den spredte skive, er den accepterede hypotese, at langvarige kometer stammer fra Oort Cloud. Der er dog nogle undtagelser fra denne regel.

For eksempel der er to hovedvarianter af kortperiode komet: Jupiter-familie kometer og Halley-f amily kometer. Halley-familiekometer, der er opkaldt efter deres prototype (Halleys komet), er usædvanlige ved, at selvom de er korte i perioden, menes de at stamme fra Oort-skyen. Baseret på deres baner antydes det, at de engang var lange- periodekometer, der blev fanget af tyngden af en gaskæmpe og sendt ind i det indre solsystem.

Efterforskning:

Fordi Oort Cloud er så langt længere end Kuiper Belt, regionen forblev uudforsket og stort set udokumenteret. Rumsonder har endnu ikke nået området til Oort-skyen, og Voyager 1 – den hurtigste og fjerneste af de interplanetære rumsonder, der i øjeblikket forlader solsystemet – giver sandsynligvis ingen oplysninger om det.

Med sin nuværende hastighed når Voyager 1 til Oort-skyen om cirka 300 år og det vil tage cirka 30.000 år at passere igennem den. Men omkring 2025 vil sondens termoelektriske generatorer til isotop ikke længere levere strøm nok til at betjene nogen af dens videnskabelige oplysninger trumenter. De andre fire sonder, der i øjeblikket undslipper solsystemet – Voyager 2, Pioneer 10 og 11 og New Horizons – vil også være ikke-funktionelle, når de når Oort-skyen.

At udforske Oort Cloud giver adskillige vanskeligheder, hvoraf de fleste stammer fra det faktum, at det er utroligt langt væk fra Jorden. På det tidspunkt, hvor en robotsonde rent faktisk kunne nå den og begynde at udforske området for alvor, vil der være gået århundreder her på Jorden. Ikke kun ville de, der i første omgang havde sendt det ud, være langt omkomne, men menneskeheden vil sandsynligvis have opfundet langt mere sofistikerede sonder eller endda bemandet håndværk i mellemtiden.

Undersøgelser kan stadig være (og udføres ved at undersøge kometerne, som den periodisk spytter ud, og langtrækkende observatorier vil sandsynligvis gøre nogle interessante opdagelser fra denne region i rummet i de kommende år. Det er en stor sky. Hvem ved hvad vi kan finde på lur derinde?