I flere tiår har forskere teoretisert at utover kanten av solsystemet, i en avstand på opptil 50 000 AU (0,79 ly) fra solen, ligger det en massiv sky av isete planetesimals kjent som Oort Cloud. Denne skyen ble kåret til ære for den nederlandske astronomen Jan Oort, og antas å være det der langsiktige kometer stammer fra. Til dags dato har det imidlertid ikke blitt gitt noen direkte bevis for å bekrefte Oort Cloud-eksistensen.
Dette skyldes det faktum at Oort Cloud er veldig vanskelig å observere, å være ganske langt fra solen og spredt over et veldig stort område med plass. I en fersk studie foreslo imidlertid et team av astrofysikere fra University of Pennsylvania en radikal idé. Bruke kart over den kosmiske mikrobølgebakgrunnen (CMB) laget av Planck misjon og andre teleskoper, tror de at Oort Clouds rundt andre stjerner kan oppdages.
Studien - "Probing Oort clouds around Milky Way stars with CMB survey", som nylig dukket opp på nettet - ble ledet av Eric J Baxter, en postdoktorisk forsker fra Institutt for fysikk og astronomi ved University of Pennsylvania. Han fikk selskap av Pennsylvania-professorene Cullen H. Blake og Bhuvnesh Jain (Baxter's primære mentor).
For å oppsummere er Oort Cloud et hypotetisk område i verdensrommet som antas å strekke seg fra mellom 2.000 og 5.000 AU (0,03 og 0,08 ly) til så langt som 50 000 AU (0,79 ly) fra Solen - selv om noen estimater indikerer at den kunne nå så langt som 100 000 til 200 000 AU (1,58 og 3,16 ly). 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.
Denne skyen antas å ha sin opprinnelse fra en populasjon av små iskalde kropper innen 50 AU fra Solen som var til stede da solsystemet fremdeles var ung. Over tid er det teoretisert at orbitale forstyrrelser forårsaket av de gigantiske planetene forårsaket at gjenstandene som hadde svært stabile baner, danner Kuiper Belt langs ekliptikplanet, mens de som hadde mer eksentriske og fjerne baner dannet Oort Cloud.
I følge Baxter og hans kolleger, fordi eksistensen av Oort Cloud spilte en viktig rolle i dannelsen av solsystemet, er det derfor logisk å anta at andre stjernesystemer har egne Oort Clouds - som de omtaler som exo-Oort Skyer (EXOC). Som Dr. Baxter forklarte Space Magazine via e-post:
”En av de foreslåtte mekanismene for dannelse av Oort-skyen rundt solen vår er at noen av objektene i den protoplanetære disken til solsystemet vårt ble kastet ut i veldig store, elliptiske baner ved interaksjon med de gigantiske planetene. Banene til disse gjenstandene ble deretter påvirket av nærliggende stjerner og galaktiske tidevann, noe som fikk dem til å vike fra baner som var begrenset til planet til solsystemet, og til å danne den nå-sfæriske Oort-skyen. Du kan tenke deg at en lignende prosess kan forekomme rundt en annen stjerne med gigantiske planeter, og vi vet at det er mange stjerner der ute som har gigantiske planeter. ”
Som Baxter og kollegene hans antydet i studien, er det vanskelig å oppdage EXOC-er, i stor grad av de samme grunnene til at det ikke er noen direkte bevis for solsystemets egen Oort Cloud. For det første er det ikke mye materiale i skyen, med anslag som strekker seg fra noen til tjue ganger jordens masse. For det andre er disse objektene veldig langt unna solen vår, noe som betyr at de ikke reflekterer mye lys eller har sterke termiske utslipp.
Av denne grunn anbefalte Baxter og teamet hans å bruke kart over himmelen ved millimeter- og submillimeterbølgelengdene for å søke etter tegn på Oort Clouds rundt andre stjerner. Slike kart finnes allerede, takket være oppdrag som Planck teleskop som har kartlagt den kosmiske mikrobølgebakgrunnen (CMB). Som Baxter antydet:
“I papiret vårt bruker vi kart over himmelen ved 545 GHz og 857 GHz som ble generert fra observasjoner av Planck-satellitten. Planck var ganske mye designet * bare * for å kartlegge CMB; det faktum at vi kan bruke dette teleskopet til å studere ekso-Oort-skyer og potensielt prosesser tilknyttet planetdannelse, er ganske overraskende! ”
Dette er en ganske revolusjonerende ide, ettersom deteksjonen av EXOC-er ikke var en del av det tiltenkte formålet med Planck oppdrag. Ved å kartlegge CMB, som er "relikviesstråling" som er igjen fra Big Bang, har astronomer forsøkt å lære mer om hvordan universet har utviklet seg siden det tidlige universumet. 378.000 år etter Big Bang. Studien deres bygger imidlertid på tidligere arbeid ledet av Alan Stern (hovedetterforskeren av Nye horisonter oppdrag).
I 1991, sammen med John Stocke (fra University of Colorado, Boulder) og Paul Weissmann (fra NASAs Jet Propulsion Laboratory), gjennomførte Stern en studie med tittelen "Et IRAS-søk etter ekstra solsikke Oort-skyer". I denne studien foreslo de å bruke data fra Infrared Astronomical Satellite (IRAS) for å søke etter EXOC-er. Mens denne studien fokuserte på visse bølgelengder og 17-stjerners systemer, stolte Baxter og teamet hans på data for titusenvis av systemer og på et bredere spekter av bølgelengder.
Andre nåværende og fremtidige teleskoper som Baxter og hans team mener kan være nyttige i denne forbindelse inkluderer Sørpolteleskopet, som ligger ved Amundsen – Scott South Pole Station i Antarktis; Atacama Cosmology Telescope og Simons Observatory i Chile; det ballongbårne teleskopet med stor blenderåpning (BLAST) i Antarktis; Green Bank-teleskopet i Vest-Virgina og andre.
"Videre Gaia satellitt har nylig kartlagt veldig nøyaktig posisjonene og avstandene til stjerner i galaksen vår, ”la Baxter til. - Dette gjør det relativt enkelt å velge mål for skysøk fra Exo-Oort. Vi brukte en kombinasjon av Gaia og Planck data i vår analyse. ”
For å teste teorien deres, konstruerte Baxter og team en serie modeller for termisk utslipp av ekso-Oort-skyer. "Disse modellene antydet at det var mulig å oppdage ekso-Oort-skyer rundt stjerner i nærheten (eller i det minste sette grenser for deres egenskaper) gitt eksisterende teleskoper og observasjoner," sa han. Spesielt antydet modellene at data fra Planck satellitt kan potensielt komme i nærheten av å oppdage en exo-Oort-sky som vår rundt en nærliggende stjerne. ”
I tillegg oppdaget Baxter og teamet hans et snev av et signal rundt noen av stjernene som de vurderte i sin studie - spesielt i Vega- og Formalhaut-systemene. Ved hjelp av disse dataene var de i stand til å plassere begrensninger for den mulige eksistensen av EXOCs i en avstand fra 10.000 til 100.000 AU fra disse stjernene, noe som omtrent sammenfaller med avstanden mellom vår sol og Oort-skyen.
Imidlertid vil det være behov for ytterligere undersøkelser før eksistensen av noen av EXOC-er kan bekreftes. Disse undersøkelsene vil sannsynligvis involvere James Webb romteleskop, som er planlagt lansert i 2021. I mellomtiden har denne studien noen ganske betydningsfulle implikasjoner for astronomer, og ikke bare fordi den involverer bruk av eksisterende CMB-kart for ekstrasolstudier. Som Baxter sa det:
"Bare å oppdage en exo-Oort-sky ville være veldig interessant, siden vi som nevnt ovenfor ikke har noen direkte bevis for at det eksisterer vår egen Oort-sky. Hvis du fikk en påvisning av en exo-Oort-sky, kunne den i prinsippet gi innsikt i prosesser knyttet til planetdannelse og utviklingen av protoplanetære disker. Tenk deg for eksempel at vi bare oppdaget ekso-Oort-skyer rundt stjerner som har gigantiske planeter. Det vil gi ganske overbevisende bevis på at dannelsen av en Oort-sky er koblet til gigantiske planeter, som antydet av populære teorier om dannelsen av vår egen Oort-sky. ”
Når kunnskapen vår om universet utvides, blir forskere stadig mer interessert i hva solsystemet vårt har til felles med andre stjernesystemer. Dette hjelper oss igjen å lære mer om dannelsen og utviklingen av vårt eget system. Det gir også mulige hint om hvordan universet endret seg over tid, og kanskje til og med hvor livet kan bli funnet en dag.
