I tusenvis av år har astronomer sett at kometer reiser nær jorden og lyser opp nattehimmelen. Med tiden førte disse observasjonene til en rekke paradokser. Hvor kom for eksempel disse kometene fra? Og hvis overflatematerialet fordamper når de nærmer seg Solen (og dermed danner de berømte glorieene), må de formes lenger bort, der de ville ha eksistert der i det meste av levetiden.
Med tiden førte disse observasjonene til teorien om at det langt utenfor Solen og planetene, det finnes en stor sky av isete materiale og stein der de fleste av disse kometene kommer fra. Denne eksistensen av denne skyen, som er kjent som Oort Cloud (etter dens viktigste teoretiske grunnlegger), forblir uprøvd. Men fra de mange kometer med kort og lang periode som antas å ha kommet derfra, har astronomer lært mye om strukturen og komposisjonen.
Definisjon:
Oort-skyen er en teoretisk sfærisk sky av overveiende isete planetesimaler som antas å omgi solen i en avstand på opptil 100 000 AU (2 ly). Dette plasserer det i det interstellare rommet, utover Solens Heliosphere, der den definerer den kosmologiske grensen mellom solsystemet og regionen med solens gravitasjonsdominans.
I likhet med Kuiper-beltet og den spredte platen, er Oort-skyen et reservoar av trans-Neptuniske gjenstander, selv om det er tusenvis ganger mer fjernt fra vår sol som disse to andre. Ideen om en sky med isete infinitesimaler ble først foreslått i 1932 av den estiske astronomen Ernst Öpik, som postulerte at kometer fra lengre tid oppsto i en kretsende sky i den ytterste kanten av solsystemet.
I 1950 ble konseptet gjenoppstått av Jan Oort, som uavhengig antok at det eksisterte for å forklare oppførselen til langsiktige kometer. Selv om det ennå ikke er bevist gjennom direkte observasjon, er eksistensen av Oort Cloud allment akseptert i det vitenskapelige samfunnet.
Struktur og sammensetning:
Oort-skyen antas å strekke seg fra mellom 2000 og 5000 AU (0,03 og 0,08 ly) til så langt som 50 000 AU (0,79 ly) fra Solen, selv om noen estimater plasserer ytterkanten så langt som 100 000 og 200 000 AU (1,58 og 3,16 ly). Skyen antas å bestå av to regioner - en sfærisk ytre Oort Cloud på 20.000 - 50.000 AU (0,32 - 0,79 ly), og skiveformet indre Oort (eller Hills) Cloud på 2000 - 20 000 AU (0,03 - 0,32 ly) .
Den ytre Oort-skyen kan ha billioner av objekter større enn 1 km (0,62 mi), og milliarder som måler 20 kilometer i diameter. Den totale massen er ikke kjent, men - forutsatt at Halley's Comet er en typisk representasjon av ytre Oort Cloud-objekter - har den den samlede massen på omtrent 3 × 1025 kilo (6,6 × 1025 pund), eller fem jordarter.
Basert på analysene av tidligere kometer, er det store flertallet av Oort Cloud-objekter sammensatt av isete flyktige stoffer - som vann, metan, etan, karbonmonoksid, hydrogensyanid og ammoniakk. Utseendet til asteroider som antas å stamme fra Oort Cloud har også ført til teoretisk forskning som antyder at befolkningen består av 1-2% asteroider.
Tidligere estimater plasserte massen opp til 380 jordmasser, men forbedret kunnskap om størrelsesfordelingen på kometer over lengre tid har ført til lavere estimater. Massen til indre Oort Cloud har ennå ikke blitt karakterisert. Innholdet i både Kuiper Belt og Oort Cloud er kjent som Trans-Neptunian Objects (TNOs), fordi objektene i begge regioner har baner som er lenger fra solen enn Neptuns bane.
Opprinnelse:
Oort-skyen antas å være en rest av den opprinnelige protoplanetære skiven som dannet seg rundt solen for omtrent 4,6 milliarder år siden. Den mest aksepterte hypotesen er at Oort-skyens objekter opprinnelig ble sammenkalt mye nærmere Solen som en del av den samme prosessen som dannet planetene og mindre planeter, men at gravitasjonsinteraksjon med unge gassgiganter som Jupiter kastet dem ut i ekstremt lange elliptiske eller parabolske baner.
Nyere undersøkelser fra NASA antyder at et stort antall Oort-skyobjekter er et produkt av en utveksling av materialer mellom solen og søskenstjernene da de dannet og drev fra hverandre. Det antydes også at mange - muligens flertallet - av Oort-skyobjekter ikke ble dannet i nærheten av Solen.
Alessandro Morbidelli fra Observatoire de la Cote d’Azur har gjennomført simuleringer av utviklingen av Oort-skyen fra begynnelsen av solsystemet til i dag. Disse simuleringene indikerer at gravitasjonsinteraksjon med stjerner i nærheten og galaktiske tidevann endret kometære baner for å gjøre dem mer sirkulære. Dette tilbys som en forklaring på hvorfor den ytre Oort Cloud har nesten sfærisk form mens Hills skyen, som er sterkere bundet til Solen, ikke har fått en sfærisk form.
Nyere studier har vist at dannelsen av Oort-skyen er stort sett kompatibel med hypotesen om at solsystemet dannet som en del av en innebygd klynge på 200–400 stjerner. Disse tidlige stjernene spilte sannsynligvis en rolle i skyens dannelse, siden antallet nære stjernestrekninger i klyngen var mye høyere enn i dag, noe som førte til langt hyppigere forstyrrelser.
Kometer:
Kometer antas å ha to opprinnelsespunkter i solsystemet. De begynner som uendelig mange i Oort Cloud og blir deretter kometer når forbipasserende stjerner slår noen av dem ut av banene sine, og sender inn i en langvarig bane som tar dem inn i det indre solsystemet og ut igjen.
Kometer med kort periode har baner som varer opptil to hundre år, mens banene til kometer med lang periode kan vare i tusenvis av år. Mens det antas at kometer med kort periode har oppstått enten fra Kuiperbeltet eller den spredte platen, er den aksepterte hypotesen at kometer med lang periode har sin opprinnelse i Oort Cloud. Det er imidlertid noen unntak fra denne regelen.
For eksempel er det to hovedvarianter av kometer med kort periode: kometer fra Jupiter-familie og kometer fra Halley-familie. Halley-familiekometer, oppkalt etter sin prototype (Halley's Comet), er uvanlige ved at selv om de er korte i periode, antas de å ha sin opprinnelse fra Oort-skyen. Basert på banene deres antydes det at de en gang var kometer med lang tid som ble fanget av tyngdekraften til en gassgigant og sendt inn i det indre solsystemet.
Utforskning:
Fordi Oort Cloud er så mye lenger ute enn Kuiper Belt, forble regionen uutforsket og stort sett udokumentert. Plassprober har ennå ikke nådd området til Oort-skyen, og Voyager 1 - den raskeste og fjerneste av de interplanetære romundersøkelsene som nå forlater solsystemet - vil sannsynligvis ikke gi noe informasjon om det.
Med sin nåværende hastighet, Voyager 1 vil nå Oort-skyen på omtrent 300 år, og det vil ta omtrent 30 000 år å passere den. Senest rundt 2025 vil sondens radioisotop termoelektriske generatorer ikke lenger levere nok strøm til å betjene noen av sine vitenskapelige instrumenter. De fire andre sonder som nå slipper unna solsystemet - Voyager 2, Pioneer 10 og 11, og Nye horisonter - vil også være ikke-funksjonelle når de når Oort-skyen.
Å utforske Oort Cloud byr på mange vanskeligheter, de fleste oppstår av det faktum at det er utrolig fjernt fra Jorden. Da en robotsonde faktisk kunne nå den og begynne å utforske området for alvor, vil det ha gått århundrer her på jorden. Ikke bare ville de som hadde sendt den ut i utgangspunktet være lenge død, men menneskeheten vil sannsynligvis ha oppfunnet langt mer sofistikerte sonder eller til og med bemannet håndverk i mellomtiden.
Fortsatt kan studier gjennomføres (og blir) ved å undersøke kometene som den med jevne mellomrom spytter ut, og observatorier for lang avstand vil sannsynligvis gjøre noen interessante funn fra denne romregionen de kommende årene. Det er en stor sky. Hvem vet hva vi kan finne lurer der inne?
Vi har mange interessante artikler om Oort Cloud og Solar System for Space Magazine. Her er en artikkel om hvor stort solsystemet er, og en om solsystemets diameter. Og her er alt du trenger å vite om Halley's Comet and Beyond Pluto.
Det kan også være lurt å sjekke ut denne artikkelen fra NASA på Oort Cloud og en fra University of Michigan om kometenes opprinnelse.
Ikke glem å ta en titt på podcasten fra Astronomy Cast. Episode 64: Pluto and the Icy Outer Solar System og Episode 292: The Oort Cloud.
Referanse:
NASA Solar System Exploration: Kuiper Belt & Oort Cloud
