Για δεκαετίες, οι επιστήμονες θεωρούν ότι πέρα από την άκρη του Ηλιακού Συστήματος, σε απόσταση έως και 50.000 AU (0,79 ly) από τον Ήλιο, υπάρχει ένα τεράστιο σύννεφο παγωμένων πλανητών που είναι γνωστά ως το Oort Cloud. Ονομάστηκε προς τιμήν του ολλανδού αστρονόμου Jan Oort, πιστεύεται ότι αυτό το σύννεφο προέρχεται από τους μακροχρόνιους κομήτες. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, δεν έχουν παρασχεθεί άμεσα αποδεικτικά στοιχεία που να επιβεβαιώνουν την ύπαρξη του Oort Cloud.
Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το νέφος Oort είναι πολύ δύσκολο να το παρατηρήσετε, καθώς είναι αρκετά μακριά από τον ήλιο και διασκορπίζεται σε μια πολύ μεγάλη περιοχή του διαστήματος. Ωστόσο, σε μια πρόσφατη μελέτη, μια ομάδα αστροφυσικών από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας πρότεινε μια ριζοσπαστική ιδέα. Χρήση χαρτών του Cosmic Microwave Background (CMB) που δημιουργήθηκε από το Planck αποστολή και άλλα τηλεσκόπια, πιστεύουν ότι τα σύννεφα Oort γύρω από άλλα αστέρια μπορούν να εντοπιστούν.
Η μελέτη - "Probing Oort σύννεφα γύρω από αστέρια του Γαλαξία με έρευνες CMB", η οποία εμφανίστηκε πρόσφατα στο διαδίκτυο - διεξήχθη από τον Eric J Baxter, μεταδιδακτορικό ερευνητή από το Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Πενσυλβανίας. Συνοδεύτηκε από τους καθηγητές της Πενσυλβανίας Cullen H. Blake και Bhuvnesh Jain (κύριος μέντορας του Baxter).
Για να ανακεφαλαιώσουμε, το Oort Cloud είναι μια υποθετική περιοχή του χώρου που 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 δείχνουν ότι θα μπορούσε να φτάσει έως 100.000 έως 200.000 AU (1,58 και 3,16 ly). 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.
Αυτό το σύννεφο πιστεύεται ότι προήλθε από έναν πληθυσμό μικρών, παγωμένων σωμάτων εντός 50 AU του Ήλιου που ήταν παρόντες όταν το Ηλιακό Σύστημα ήταν ακόμη νέο. Με την πάροδο του χρόνου, είναι θεωρητικό ότι οι τροχιακές διαταραχές που προκαλούνται από τους γιγαντιαίους πλανήτες προκάλεσαν εκείνα τα αντικείμενα που είχαν πολύ σταθερές τροχιές για να σχηματίσουν τη ζώνη Kuiper κατά μήκος του εκλειπτικού επιπέδου, ενώ εκείνα που είχαν πιο εκκεντρικές και απομακρυσμένες τροχιές σχημάτισαν το σύννεφο Oort.
Σύμφωνα με τον Baxter και τους συναδέλφους του, επειδή η ύπαρξη του Oort Cloud έπαιξε σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση του Ηλιακού Συστήματος, είναι συνεπώς λογικό να υποθέσουμε ότι άλλα συστήματα αστεριών έχουν τα δικά τους Oort Clouds - τα οποία αναφέρονται ως exo-Oort Σύννεφα (EXOCs). Όπως εξήγησε ο Dr. Baxter στο Space Magazine μέσω email:
«Ένας από τους προτεινόμενους μηχανισμούς για το σχηματισμό του νέφους Oort γύρω από τον ήλιο μας είναι ότι ορισμένα από τα αντικείμενα στον πρωτοπλανητικό δίσκο του ηλιακού μας συστήματος εκτοξεύτηκαν σε πολύ μεγάλες ελλειπτικές τροχιές από αλληλεπιδράσεις με τους γιγαντιαίους πλανήτες. Οι τροχιές αυτών των αντικειμένων επηρεάστηκαν στη συνέχεια από κοντινά αστέρια και γαλαξιακές παλίρροιες, αναγκάζοντάς τους να απομακρυνθούν από τροχιές που περιορίζονται στο επίπεδο του ηλιακού συστήματος και να σχηματίσουν το τώρα σφαιρικό σύννεφο Oort. Θα μπορούσατε να φανταστείτε ότι μια παρόμοια διαδικασία θα μπορούσε να συμβεί γύρω από ένα άλλο αστέρι με γιγάντιους πλανήτες και γνωρίζουμε ότι υπάρχουν πολλά αστέρια εκεί έξω που έχουν γιγαντιαίους πλανήτες. "
Όπως ανέφερε ο Baxter και οι συνάδελφοί του στη μελέτη τους, η ανίχνευση EXOCs είναι δύσκολη, κυρίως για τους ίδιους λόγους για τους οποίους δεν υπάρχει άμεση απόδειξη για το δικό του Oort Cloud του Ηλιακού Συστήματος. Πρώτον, δεν υπάρχει πολύ υλικό στο σύννεφο, με εκτιμήσεις που κυμαίνονται από μερικές έως είκοσι φορές τη μάζα της Γης. Δεύτερον, αυτά τα αντικείμενα είναι πολύ μακριά από τον Ήλιο μας, πράγμα που σημαίνει ότι δεν αντανακλούν πολύ φως ή έχουν ισχυρές θερμικές εκπομπές.
Για αυτόν τον λόγο, ο Μπάξτερ και η ομάδα του συνέστησαν τη χρήση χαρτών του ουρανού στα μήκη κύματος χιλιοστόμετρου και υπομετρικού μήκους για να αναζητήσουν σημάδια νεφών Oort γύρω από άλλα αστέρια. Τέτοιοι χάρτες υπάρχουν ήδη, χάρη σε αποστολές όπως το Planck τηλεσκόπιο που έχουν χαρτογραφήσει το κοσμικό φούρνο μικροκυμάτων (CMB). Όπως ανέφερε ο Baxter:
«Στην εργασία μας, χρησιμοποιούμε χάρτες του ουρανού στα 545 GHz και 857 GHz που δημιουργήθηκαν από παρατηρήσεις από τον δορυφόρο Planck. Το Planck ήταν σχεδόν σχεδιασμένο * μόνο * για να χαρτογραφήσει το CMB. το γεγονός ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτό το τηλεσκόπιο για να μελετήσουμε σύννεφα exo-Oort και δυνητικά διαδικασίες που συνδέονται με το σχηματισμό πλανητών είναι αρκετά εκπληκτικό! "
Αυτή είναι μια μάλλον επαναστατική ιδέα, καθώς η ανίχνευση των EXOC δεν ήταν μέρος του επιδιωκόμενου σκοπού του Planck αποστολή. Χαρτογραφώντας το CMB, το οποίο είναι «λείψανο ακτινοβολίας» που έχει απομείνει από το Big Bang, οι αστρονόμοι προσπάθησαν να μάθουν περισσότερα για το πώς το Σύμπαν έχει εξελιχθεί από τα πρώτα Σύμπαντα - περίπου. 378.000 χρόνια μετά το Big Bang. Ωστόσο, η μελέτη τους βασίζεται σε προηγούμενες εργασίες με επικεφαλής τον Alan Stern (ο κύριος ερευνητής του Νέοι ορίζοντες αποστολή).
Το 1991, μαζί με τον John Stocke (του Πανεπιστημίου του Κολοράντο, Boulder) και τον Paul Weissmann (από το Jet Propulsion Laboratory της NASA), ο Stern διεξήγαγε μια μελέτη με τίτλο «Μια αναζήτηση IRAS για επιπλέον ηλιακά σύννεφα Oort». Σε αυτήν τη μελέτη, πρότειναν τη χρήση δεδομένων από τον Υπέρυθρο Αστρονομικό Δορυφόρο (IRAS) με σκοπό την αναζήτηση EXOCs. Ωστόσο, ενώ αυτή η μελέτη επικεντρώθηκε σε ορισμένα μήκη κύματος και συστήματα 17 αστέρων, ο Baxter και η ομάδα του βασίστηκαν σε δεδομένα για δεκάδες χιλιάδες συστήματα και σε ένα ευρύτερο φάσμα μηκών κύματος.
Άλλα τρέχοντα και μελλοντικά τηλεσκόπια που ο Baxter και η ομάδα του πιστεύουν ότι θα μπορούσαν να είναι χρήσιμα από αυτή την άποψη, περιλαμβάνουν το τηλεσκόπιο South Pole, που βρίσκεται στο σταθμό Amundsen – Scott South Pole στην Ανταρκτική. το τηλεσκόπιο κοσμολογίας Atacama και το παρατηρητήριο Simons στη Χιλή · το Τηλεσκόπιο Μεγάλου Υπερμέτρου Μεγάλου Διάφραγμα (BLAST) στην Ανταρκτική · το τηλεσκόπιο Green Bank στη Δυτική Βιρτζίνα και άλλα.
«Επιπλέον, το Γαία Ο δορυφόρος χαρτογράφησε πρόσφατα με ακρίβεια τις θέσεις και τις αποστάσεις των αστεριών στον γαλαξία μας », πρόσθεσε ο Baxter. «Αυτό καθιστά την επιλογή στόχων για αναζητήσεις cloud exo-Oort σχετικά απλές. Χρησιμοποιήσαμε έναν συνδυασμό Γαία και Planck δεδομένα στην ανάλυσή μας. "
Για να δοκιμάσει τη θεωρία τους, ο Baxter και έχει κατασκευαστεί ομάδα από μια σειρά μοντέλων για τη θερμική εκπομπή σύννεφων exo-Oort. "Αυτά τα μοντέλα πρότειναν ότι η ανίχνευση σύννεφων exo-Oort γύρω από κοντινά αστέρια (ή τουλάχιστον θέτοντας όρια στις ιδιότητές τους) ήταν εφικτή δεδομένου ότι υπάρχουν υπάρχοντα τηλεσκόπια και παρατηρήσεις", είπε. «Ειδικότερα, τα μοντέλα πρότειναν ότι τα δεδομένα από το Planck ο δορυφόρος θα μπορούσε ενδεχομένως να πλησιάσει για να εντοπίσει ένα σύννεφο exo-Oort όπως το δικό μας γύρω από ένα κοντινό αστέρι.
Επιπλέον, ο Baxter και η ομάδα του εντόπισαν επίσης μια ένδειξη ενός σήματος γύρω από μερικά από τα αστέρια που θεωρούσαν στη μελέτη τους - ειδικά στα συστήματα Vega και Formalhaut. Χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα, μπόρεσαν να θέσουν περιορισμούς στην πιθανή ύπαρξη EXOC σε απόσταση 10.000 έως 100.000 AU από αυτά τα αστέρια, τα οποία συμπίπτουν περίπου με την απόσταση μεταξύ του Ήλιου μας και του νέφους Oort.
Ωστόσο, θα χρειαστούν πρόσθετες έρευνες πριν επιβεβαιωθεί η ύπαρξη οποιουδήποτε EXOC. Αυτές οι έρευνες πιθανόν να περιλαμβάνουν το Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, η οποία έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει το 2021. Εν τω μεταξύ, αυτή η μελέτη έχει κάποιες μάλλον σημαντικές επιπτώσεις για τους αστρονόμους και όχι μόνο επειδή περιλαμβάνει τη χρήση υπαρχόντων χαρτών CMB για μελέτες εκτός ηλιακής ενέργειας. Όπως το έθεσε η Baxter:
«Η απλή ανίχνευση ενός cloud exo-Oort θα ήταν πολύ ενδιαφέρουσα, καθώς όπως ανέφερα παραπάνω, δεν έχουμε άμεσα στοιχεία για την ύπαρξη του δικού μας cloud Oort. Εάν εντοπίσατε ένα σύννεφο exo-Oort, θα μπορούσε κατ 'αρχήν να παρέχει πληροφορίες για τις διαδικασίες που σχετίζονται με τον σχηματισμό πλανητών και την εξέλιξη των πρωτοπλανητικών δίσκων. Για παράδειγμα, φανταστείτε ότι εντοπίσαμε μόνο σύννεφα exo-Oort γύρω από αστέρια που έχουν γιγάντιους πλανήτες. Αυτό θα παρείχε αρκετά πειστικά στοιχεία ότι ο σχηματισμός ενός νέφους Oort συνδέεται με γιγάντιους πλανήτες, όπως υποδηλώνουν οι δημοφιλείς θεωρίες για το σχηματισμό του δικού μας νέφους Oort. "
Καθώς η γνώση μας για το Σύμπαν επεκτείνεται, οι επιστήμονες γίνονται όλο και περισσότερο ενδιαφερόμενοι για το κοινό σύστημα του ηλιακού μας συστήματος με άλλα συστήματα αστεριών. Αυτό, με τη σειρά του, μας βοηθά να μάθουμε περισσότερα για τη διαμόρφωση και την εξέλιξη του δικού μας συστήματος. Παρέχει επίσης πιθανές συμβουλές για το πώς το Σύμπαν άλλαξε με την πάροδο του χρόνου, και ίσως ακόμη και όπου η ζωή θα μπορούσε να βρεθεί κάποια μέρα.
