Για χιλιάδες χρόνια, οι αστρονόμοι έχουν παρακολουθήσει κομήτες να ταξιδεύουν κοντά στη Γη και να ανάβουν τον νυχτερινό ουρανό. Με τον καιρό, αυτές οι παρατηρήσεις οδήγησαν σε πολλά παράδοξα. Για παράδειγμα, από πού προέρχονταν όλοι αυτοί οι κομήτες; Και εάν το επιφανειακό τους υλικό εξατμίζεται καθώς πλησιάζουν τον Ήλιο (σχηματίζοντας έτσι τα διάσημα φωτοστέφανά τους), πρέπει να σχηματιστούν πιο μακριά, όπου θα υπήρχαν εκεί για τις περισσότερες από τις ζωές τους.
Με τον καιρό, αυτές οι παρατηρήσεις οδήγησαν στη θεωρία ότι πολύ πέρα από τον Ήλιο και τους πλανήτες, υπάρχει ένα μεγάλο σύννεφο παγωμένου υλικού και βράχου από όπου προέρχονται οι περισσότεροι από αυτούς τους κομήτες. Αυτή η ύπαρξη αυτού του νέφους, το οποίο είναι γνωστό ως το Oort Cloud (μετά τον κύριο θεωρητικό ιδρυτή του), παραμένει αναπόδεικτο. Αλλά από τους πολλούς κομήτες μικρής και μεγάλης διάρκειας που πιστεύεται ότι προέρχονται από εκεί, οι αστρονόμοι έχουν μάθει πολλά για τη δομή και τη σύνθεσή του.
Ορισμός:
Το Oort Cloud είναι ένα θεωρητικό σφαιρικό σύννεφο με κυρίως παγωμένα πλανήτη που πιστεύεται ότι περιβάλλει τον Ήλιο σε απόσταση περίπου 100.000 AU (2 ly). Αυτό το τοποθετεί σε διαστρικό χώρο, πέρα από την Ηλιοσφαίρα του Ήλιου, όπου ορίζει το κοσμολογικό όριο μεταξύ του Ηλιακού Συστήματος και της περιοχής της βαρυτικής κυριαρχίας του Ήλιου.
Όπως το Kuiper Belt και το Scattered Disc, το Oort Cloud είναι μια δεξαμενή trans-Neptunian αντικειμένων, αν και βρίσκεται πάνω από χιλιάδες φορές πιο μακριά από τον Ήλιο μας όπως αυτά τα άλλα δύο. Η ιδέα ενός νέφους παγωμένων άπειρων προτάθηκε για πρώτη φορά το 1932 από τον Εσθονό αστρονόμο Ernst Öpik, ο οποίος ισχυρίστηκε ότι οι κομήτες μεγάλης διάρκειας προέρχονταν από ένα σύννεφο σε τροχιά στην άκρη του ηλιακού συστήματος.
Το 1950, η ιδέα αναστήθηκε από τον Jan Oort, ο οποίος υπέθεσε ανεξάρτητα την ύπαρξή του για να εξηγήσει τη συμπεριφορά των μακροπρόθεσμων κομητών. Αν και δεν έχει ακόμη αποδειχθεί μέσω της άμεσης παρατήρησης, η ύπαρξη του Oort Cloud είναι ευρέως αποδεκτή στην επιστημονική κοινότητα.
Δομή και σύνθεση:
Το Oort Cloud πιστεύεται ότι εκτείνεται από 2.000 έως 5.000 AU (0,03 και 0,08 ly) έως και 50,000 AU (0,79 ly) από τον Ήλιο, αν και ορισμένες εκτιμήσεις τοποθετούν το εξωτερικό άκρο έως 100.000 και 200.000 AU (1.58 και 3,16 ly). Το σύννεφο θεωρείται ότι αποτελείται από δύο περιοχές - ένα σφαιρικό εξωτερικό σύννεφο Oort 20.000 - 50.000 AU (0,32 - 0,79 ly), και το εσωτερικό σύννεφο Oort (ή Hills) σε σχήμα δίσκου 2.000 - 20.000 AU (0.03 - 0.32 ly) .
Το εξωτερικό σύννεφο Oort μπορεί να έχει τρισεκατομμύρια αντικείμενα μεγαλύτερα από 1 km (0,62 mi) και δισεκατομμύρια που έχουν διάμετρο 20 km (12 mi). Η συνολική μάζα του δεν είναι γνωστή, αλλά - υποθέτοντας ότι ο κομήτης του Halley είναι μια τυπική αναπαράσταση εξωτερικών αντικειμένων Oort Cloud - έχει τη συνδυασμένη μάζα περίπου 3 × 1025 κιλά (6,6 × 1025 λίρες), ή πέντε Γη.
Με βάση τις αναλύσεις παλαιότερων κομητών, η συντριπτική πλειονότητα των αντικειμένων Oort Cloud αποτελείται από παγωμένα πτητικά - όπως νερό, μεθάνιο, αιθάνιο, μονοξείδιο του άνθρακα, υδροκυάνιο και αμμωνία. Η εμφάνιση αστεροειδών που πιστεύεται ότι προέρχεται από το Oort Cloud προκάλεσε επίσης θεωρητική έρευνα που υποδηλώνει ότι ο πληθυσμός αποτελείται από 1-2% αστεροειδείς.
Οι προηγούμενες εκτιμήσεις έδωσαν τη μάζα της σε 380 μάζες της Γης, αλλά η βελτιωμένη γνώση της κατανομής μεγέθους των κομητών μακράς περιόδου οδήγησε σε χαμηλότερες εκτιμήσεις. Η μάζα του εσωτερικού νέφους Oort, εν τω μεταξύ, δεν έχει ακόμη χαρακτηριστεί. Τα περιεχόμενα τόσο της ζώνης Kuiper όσο και του νέφους Oort είναι γνωστά ως Trans-Neptunian Objects (TNO), επειδή τα αντικείμενα και των δύο περιοχών έχουν τροχιές που βρίσκονται πιο μακριά από τον Ήλιο από την τροχιά του Ποσειδώνα.
Προέλευση:
Το σύννεφο Oort θεωρείται ότι είναι απομεινάρια του αρχικού πρωτοπλανητικού δίσκου που σχηματίστηκε γύρω από τον Ήλιο πριν από περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια. Η πιο ευρέως αποδεκτή υπόθεση είναι ότι τα αντικείμενα του νέφους Oort συγκεντρώθηκαν αρχικά πολύ πιο κοντά στον Ήλιο ως μέρος της ίδιας διαδικασίας που σχημάτισε τους πλανήτες και τους μικρούς πλανήτες, αλλά αυτή η βαρυτική αλληλεπίδραση με νέους γίγαντες αερίου όπως ο Δίας τους έριξε σε εξαιρετικά μακρά ελλειπτική ή παραβολικές τροχιές.
Πρόσφατη έρευνα της NASA υποδηλώνει ότι ένας μεγάλος αριθμός αντικειμένων νέφους Oort είναι το προϊόν ανταλλαγής υλικών μεταξύ του Ήλιου και των αδελφών αστεριών του καθώς σχηματίζονται και απομακρύνονται. Προτείνεται επίσης ότι πολλά - πιθανώς η πλειοψηφία - των αντικειμένων cloud Oort δεν σχηματίστηκαν πολύ κοντά στον Ήλιο.
Ο Alessandro Morbidelli του Observatoire de la Cote d'Azur πραγματοποίησε προσομοιώσεις σχετικά με την εξέλιξη του νέφους Oort από τις αρχές του Ηλιακού Συστήματος έως σήμερα. Αυτές οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι η βαρυτική αλληλεπίδραση με κοντινά αστέρια και γαλαξιακές παλίρροιες τροποποίησε τροχιακές τροχιές για να τα κάνει πιο κυκλικά. Αυτό προσφέρεται ως εξήγηση για το γιατί το εξωτερικό Oort Cloud έχει σχεδόν σφαιρικό σχήμα, ενώ το σύννεφο Hills, το οποίο συνδέεται πιο έντονα με τον Ήλιο, δεν έχει αποκτήσει σφαιρικό σχήμα.
Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι ο σχηματισμός του νέφους Oort είναι σε γενικές γραμμές συμβατός με την υπόθεση ότι το Ηλιακό Σύστημα σχηματίστηκε ως μέρος ενός ενσωματωμένου σμήνους 200-400 αστεριών. Αυτά τα πρώτα αστέρια πιθανότατα έπαιξαν ρόλο στο σχηματισμό του σύννεφου, καθώς ο αριθμός των στενών αστρικών διόδων μέσα στο σύμπλεγμα ήταν πολύ υψηλότερος από σήμερα, οδηγώντας σε πολύ πιο συχνές διαταραχές.
Κομήτες:
Οι κομήτες πιστεύεται ότι έχουν δύο σημεία προέλευσης στο Ηλιακό Σύστημα. Ξεκινούν ως απεριόριστα στο Oort Cloud και στη συνέχεια γίνονται κομήτες όταν περνούν αστέρια χτυπούν μερικά από αυτά από τις τροχιές τους, στέλνοντας σε μια μακροχρόνια τροχιά που τα παίρνει στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα και ξαναβγαίνουν.
Οι κομήτες μικρής περιόδου έχουν τροχιές που διαρκούν έως διακόσια χρόνια, ενώ οι τροχιές κομητών μακράς περιόδου μπορούν να διαρκέσουν για χιλιάδες χρόνια. Ενώ οι κομήτες μικρής διάρκειας πιστεύεται ότι προέκυψαν είτε από τη ζώνη Kuiper είτε από τον διάσπαρτο δίσκο, η αποδεκτή υπόθεση είναι ότι οι κομήτες μεγάλης περιόδου προέρχονται από το σύννεφο Oort. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες εξαιρέσεις σε αυτόν τον κανόνα.
Για παράδειγμα, υπάρχουν δύο κύριες ποικιλίες κομήτη μικρής περιόδου: κομήτες Δία-οικογένειας και κομήτες Χάλλεϊ. Οι κομήτες της οικογένειας Halley, που ονομάστηκαν για το πρωτότυπό τους (Halley’s Comet) είναι ασυνήθιστοι στο ότι, αν και είναι σύντομοι σε περίοδο, πιστεύεται ότι προέρχονται από το σύννεφο Oort. Με βάση τις τροχιές τους, προτείνεται ότι ήταν κάποτε μεγάλοι κομήτες που είχαν συλληφθεί από τη βαρύτητα ενός γίγαντα αερίου και στάλθηκαν στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα.
Εξερεύνηση:
Επειδή το Oort Cloud βρίσκεται πολύ πιο μακριά από τη ζώνη Kuiper, η περιοχή παρέμεινε ανεξερεύνητη και σε μεγάλο βαθμό χωρίς έγγραφα. Οι διαστημικοί ανιχνευτές δεν έχουν ακόμη φτάσει στην περιοχή του νέφους Oort και Voyager 1 - ο γρηγορότερος και πιο μακρινός από τους διαπλανητικούς διαστημικούς ανιχνευτές που εξέρχονται επί του παρόντος από το Ηλιακό Σύστημα - δεν είναι πιθανό να παρέχει πληροφορίες σχετικά με αυτό.
Στην τρέχουσα ταχύτητά του, Voyager 1 θα φτάσει στο σύννεφο Oort σε περίπου 300 χρόνια και θα διαρκέσει περίπου 30.000 χρόνια για να το περάσει. Ωστόσο, έως το 2025, οι θερμοηλεκτρικές γεννήτριες του ραδιοϊσοτόπου του ανιχνευτή δεν θα παρέχουν πλέον αρκετή ισχύ για τη λειτουργία οποιουδήποτε από τα επιστημονικά της όργανα. Οι άλλοι τέσσερις ανιχνευτές που διαφεύγουν επί του παρόντος από το Ηλιακό Σύστημα - Voyager 2, Pioneer 10 και 11, και Νέοι ορίζοντες - θα είναι επίσης μη λειτουργικό όταν φτάσουν στο σύννεφο Oort.
Η εξερεύνηση του Oort Cloud παρουσιάζει πολλές δυσκολίες, οι περισσότερες από τις οποίες προκύπτουν από το γεγονός ότι είναι απίστευτα μακριά από τη Γη. Μέχρι τη στιγμή που ένας ρομποτικός ανιχνευτής θα μπορούσε πραγματικά να φτάσει και να αρχίσει να εξερευνά την περιοχή με σοβαρότητα, θα έχουν περάσει αιώνες εδώ στη Γη. Όχι μόνο εκείνοι που το έστειλαν στην πρώτη θέση θα ήταν πολύ νεκροί, αλλά η ανθρωπότητα πιθανότατα θα είχε εφεύρει πολύ πιο περίπλοκους ανιχνευτές ή ακόμη και επανδρωμένα σκάφη στο μεταξύ.
Ωστόσο, οι μελέτες μπορούν να διεξαχθούν (και διεξάγονται) εξετάζοντας τους κομήτες που ξεχειλίζει περιοδικά, και τα παρατηρητήρια μεγάλης εμβέλειας είναι πιθανό να κάνουν μερικές ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις από αυτήν την περιοχή του διαστήματος τα επόμενα χρόνια. Είναι ένα μεγάλο σύννεφο. Ποιος ξέρει τι μπορεί να βρούμε να κρύβεται εκεί;
Έχουμε πολλά ενδιαφέροντα άρθρα σχετικά με το περιοδικό Oort Cloud and Solar System for Space. Ακολουθεί ένα άρθρο σχετικά με το πόσο μεγάλο είναι το ηλιακό σύστημα και ένα σχετικά με τη διάμετρο του ηλιακού συστήματος. Και όλα αυτά πρέπει να ξέρετε για το Halley's Comet και το Beyond Pluto.
Ίσως θέλετε επίσης να δείτε αυτό το άρθρο από τη NASA στο Oort Cloud και ένα από το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν σχετικά με την προέλευση των κομητών.
Μην ξεχάσετε να ρίξετε μια ματιά στο podcast του Astronomy Cast. Επεισόδιο 64: Ο Πλούτωνας και το παγωμένο εξωτερικό ηλιακό σύστημα και το επεισόδιο 292: Το σύννεφο Oort.
Αναφορά:
Εξερεύνηση του ηλιακού συστήματος της NASA: Kuiper Belt & Oort Cloud
