Was ist die Oort Cloud?

Seit Tausenden von Jahren beobachten Astronomen Kometen, die sich der Erde nähern und den Nachthimmel erhellen. Mit der Zeit führten diese Beobachtungen zu einer Reihe von Paradoxien. Woher kamen zum Beispiel diese Kometen alle? Und wenn ihr Oberflächenmaterial verdampft, wenn sie sich der Sonne nähern (und so ihre berühmten Lichthöfe bilden), müssen sie sich weiter entfernt bilden, wo sie dort die meiste Zeit ihres Lebens bestanden hätten.

Mit der Zeit führten diese Beobachtungen zu der Theorie, dass weit hinter Sonne und Planeten eine große Wolke aus eisigem Material und Gestein existiert, aus der die meisten dieser Kometen stammen. Diese Existenz dieser Wolke, die als Oort-Wolke (nach ihrem theoretischen Hauptgründer) bekannt ist, bleibt unbewiesen. Aber von den vielen kurz- und langperiodischen Kometen, von denen angenommen wird, dass sie von dort stammen, haben Astronomen viel über ihre Struktur und Zusammensetzung gelernt.

Definition:

Die Oort-Wolke ist eine theoretische kugelförmige Wolke aus überwiegend eisigen Planetesimalen, von der angenommen wird, dass sie die Sonne in einer Entfernung von bis zu 100.000 AU (2 ly) umgibt. Dies versetzt es in einen interstellaren Raum jenseits der Heliosphäre der Sonne, wo es die kosmologische Grenze zwischen dem Sonnensystem und der Region der Gravitationsdominanz der Sonne definiert.

Wie der Kuipergürtel und die zerstreute Scheibe, Die Oort-Wolke ist ein Reservoir transneptunischer Objekte, obwohl sie mehr als tausendmal weiter von unserer Sonne entfernt ist als diese beiden anderen. Die Idee einer Wolke aus eisigen Infinitesimalen wurde erstmals 1932 vom estnischen Astronomen Ernst Öpik vorgeschlagen, der postulierte, dass langperiodische Kometen aus einer umlaufenden Wolke am äußersten Rand des Sonnensystems stammen.

1950 Das Konzept wurde von Jan Oort wiederbelebt, der unabhängig davon seine Existenz vermutete, um das Verhalten von Langzeitkometen zu erklären. Obwohl dies noch nicht durch direkte Beobachtung nachgewiesen wurde, ist die Existenz der Oort-Wolke in der wissenschaftlichen Gemeinschaft weit verbreitet.

Struktur und Zusammensetzung:

Die äußere Oort-Wolke kann Billionen aufweisen von Objekten, die größer als 1 km sind, und Milliarden mit einem Durchmesser von 20 Kilometern. Seine Gesamtmasse ist nicht bekannt, aber – vorausgesetzt, Halleys Komet ist eine typische Darstellung von Objekten der äußeren Oort-Wolke – hat er eine Gesamtmasse von ungefähr 3 × 1025 Kilogramm (6,6 × 1025 Pfund) oder fünf Erden. P. >

Basierend auf den Analysen früherer Kometen besteht die überwiegende Mehrheit der Oort Cloud-Objekte aus eisigen flüchtigen Stoffen wie Wasser, Methan, Ethan, Kohlenmonoxid, Cyanwasserstoff und Ammoniak. Das Auftreten von Asteroiden, von denen angenommen wird, dass sie aus der Oort Cloud stammen, hat auch zu theoretischen Untersuchungen geführt, die darauf hindeuten, dass die Population zu 1-2% aus Asteroiden besteht.

Frühere Schätzungen ergaben eine Masse von bis zu 380 Erdmassen, aber ein besseres Wissen über die Größenverteilung von langperiodischen Kometen hat zu niedrigeren Schätzungen geführt Die innere Oort-Wolke muss noch charakterisiert werden. Der Inhalt sowohl des Kuipergürtels als auch der Oort-Wolke wird als Transneptunian Objects (TNOs) bezeichnet Verwenden Sie die Objekte beider Regionen mit Umlaufbahnen, die weiter von der Sonne entfernt sind als die Umlaufbahn von Neptun.

Ursprung:

Es wird angenommen, dass die Oort-Wolke ein Überbleibsel des ursprünglichen Protoplaneten ist Scheibe, die sich vor ungefähr 4,6 Milliarden Jahren um die Sonne gebildet hat. Die am weitesten verbreitete Hypothese ist, dass die Objekte der Oort-Wolke als Teil desselben Prozesses, der die Planeten und Nebenplaneten bildete, zunächst viel näher an der Sonne verschmolzen, aber dass die Gravitationswechselwirkung mit jungen Gasriesen wie Jupiter sie extrem lange ausstieß elliptische oder parabolische Bahnen.

Jüngste Untersuchungen der NASA legen nahe, dass eine große Anzahl von Oort-Wolkenobjekten das Produkt eines Materialaustauschs zwischen der Sonne und ihren Geschwistersternen ist, wenn sie sich bilden und auseinander driften schlugen vor, dass viele – möglicherweise die Mehrheit – der Oort-Wolkenobjekte nicht in unmittelbarer Nähe zur Sonne gebildet wurden.

Alessandro Morbidelli vom Observatoire de la Cote d „Azur hat Simulationen zur Entwicklung der Oort-Wolke durchgeführt von den Anfängen des Sonnensystems bis zur Gegenwart. Diese Simulationen zeigen, dass die Gravitationswechselwirkung mit nahegelegenen Sternen und galaktischen Gezeiten die Kometenbahnen verändert, um sie kreisförmiger zu machen. Dies wird als Erklärung dafür angeboten, warum die äußere Oort-Wolke nahezu kugelförmig ist, während die Hügelwolke, die stärker an die Sonne gebunden ist, keine kugelförmige Form angenommen hat.

Jüngste Studien haben gezeigt, dass die Bildung der Oort-Wolke weitgehend mit der Hypothese vereinbar ist, dass sich das Sonnensystem als Teil eines eingebetteten Clusters von 200–400 Sternen gebildet hat. Diese frühen Sterne spielten wahrscheinlich eine Rolle bei der Bildung der Wolke, da die Anzahl der engen Sternpassagen innerhalb des Clusters viel höher war als heute, was zu weitaus häufigeren Störungen führte.

Kometen:

Es wird angenommen, dass Kometen zwei Ursprungspunkte innerhalb des Sonnensystems haben. Sie beginnen als Infinitesimale in der Oort-Wolke und werden dann zu Kometen, wenn vorbeiziehende Sterne einige von ihnen aus ihren Umlaufbahnen werfen und in eine langfristige Umlaufbahn schicken, die dauert sie in das innere Sonnensystem und wieder hinaus.

Kurzperiodische Kometen haben Umlaufbahnen, die bis zu zweihundert Jahre dauern, während die Umlaufbahnen langperiodischer Kometen Tausende von Jahren dauern können. Während kurzperiodische Kometen Es wird angenommen, dass entweder aus dem Kuipergürtel oder der verstreuten Scheibe hervorgegangen ist. Die akzeptierte Hypothese lautet, dass langperiodische Kometen aus der Oort-Wolke stammen. Es gibt jedoch einige Ausnahmen von dieser Regel.

Zum Beispiel Es gibt zwei Hauptarten von Kurzzeitkometen: Kometen der Jupiter-Familie und Halley-f Amily Kometen. Kometen der Halley-Familie, benannt nach ihrem Prototyp (Halleys Komet), sind insofern ungewöhnlich, als sie, obwohl sie von kurzer Dauer sind, vermutlich aus der Oort-Wolke stammen. Aufgrund ihrer Umlaufbahnen wird vermutet, dass sie einst lang waren. Kometen aus der Zeit, die von der Schwerkraft eines Gasriesen erfasst und in das innere Sonnensystem geschickt wurden.

Exploration:

Weil die Oort-Wolke so viel weiter entfernt ist als der Kuipergürtel. Die Region blieb unerforscht und weitgehend undokumentiert. Raumsonden haben das Gebiet der Oort-Wolke noch nicht erreicht, und Voyager 1 – die schnellste und am weitesten entfernte interplanetare Raumsonde, die derzeit das Sonnensystem verlässt – wird wahrscheinlich keine Informationen darüber liefern.

Mit der aktuellen Geschwindigkeit wird Voyager 1 in etwa 300 Jahren die Oort-Wolke erreichen und es wird etwa 30.000 Jahre dauern, bis sie durch sie hindurchgeht. Bis etwa 2025 werden jedoch die thermoelektrischen Radioisotopgeneratoren der Sonde nicht mehr genug Strom liefern, um eines seiner wissenschaftlichen Ins zu betreiben Denkmäler. Die anderen vier Sonden, die derzeit dem Sonnensystem entkommen – Voyager 2, Pioneer 10 und 11 sowie New Horizons – sind ebenfalls nicht funktionsfähig, wenn sie die Oort-Wolke erreichen.

Die Erkundung der Oort-Wolke ist mit zahlreichen Schwierigkeiten verbunden. Die meisten davon ergeben sich aus der Tatsache, dass es unglaublich weit von der Erde entfernt ist. Bis eine Robotersonde sie tatsächlich erreichen und ernsthaft mit der Erkundung des Gebiets beginnen könnte, werden hier auf der Erde Jahrhunderte vergangen sein. Nicht nur diejenigen, die es ursprünglich verschickt hatten, wären längst tot, sondern die Menschheit wird höchstwahrscheinlich in der Zwischenzeit weitaus ausgefeiltere Sonden oder sogar bemannte Fahrzeuge erfunden haben.

Dennoch können Studien sein (und werden durchgeführt, indem die Kometen untersucht werden, die es regelmäßig ausspuckt, und Fernobservatorien werden in den kommenden Jahren wahrscheinlich einige interessante Entdeckungen aus dieser Region des Weltraums machen. Es ist eine große Wolke. Wer weiß, was dort lauert?