Oort-skyen [1] (også Epik-Oort-skyen [2] ) er et hypotetisk sfærisk område af solsystemet , som er kilden til langtidsholdbare kometer . Instrumentelt er eksistensen af Oort-skyen ikke blevet bekræftet, men mange indirekte fakta peger på dens eksistens.
Den anslåede afstand til Oort-skyens ydre grænser fra Solen er mellem 50.000 og 100.000 AU . e. [3] er cirka et lysår . Dette er omkring en fjerdedel af afstanden fra Proxima Centauri , den nærmeste stjerne på Solen. Kuiperbæltet og den spredte skive , to andre kendte områder af trans-neptunske objekter , er omkring tusind gange mindre i diameter end Oort-skyen. Den ydre grænse for Oort-skyen bestemmer solsystemets gravitationsgrænse [4] - Hills sfære , defineret for solsystemet ved 2 st. år .
Oort-skyen menes at omfatte to separate områder: en sfærisk ydre Oort-sky og en indre skiveformet Oort-sky. Objekter i Oort-skyen består stort set af vand, ammoniak og methan-is. Astronomer mener, at de objekter, der udgør Oort-skyen, blev dannet nær Solen og blev spredt langt ud i rummet af gigantiske planeters gravitationseffekter tidligt i solsystemets udvikling [3] .
Selvom der ikke har været bekræftede direkte observationer af Oort-skyen, mener astronomer, at den er kilden til alle langtidskometer og kometer af Halley - typen, der ankommer til solsystemet, såvel som mange kentaurer og kometer af Jupiter-familien [5 ] . Den ydre del af Oort-skyen er den omtrentlige grænse for solsystemet, og kan nemt blive påvirket af tyngdekraften fra både forbipasserende stjerner og selve galaksen . Disse kræfter får nogle gange kometer til at lede mod den centrale del af solsystemet [3] . Kortperiodekometer, baseret på deres kredsløb, kan ikke kun stamme fra den spredte skive , men også fra Oort-skyen [3] [5] . Selvom Kuiperbæltet og den fjernere spredte skive blev observeret og målt, blev kun fem kendte objekter angiveligt betragtet som Oort-skyobjekter for 2004-2008: Sedna , 2000 CR 105 , 2006 SQ 372 , 2008 KV 40122 og 6 VP210122 og 6 [7] . Efterfølgende er andre sådanne objekter blevet opdaget, såsom C/2014 UN271 . Der er også ubekræftede hypoteser om eksistensen på den indre grænse af Oort-skyen (30 tusind AU) af gasgigantplaneten Tyche og muligvis enhver anden " Planeter X " og ud over dens ydre grænser - Solens satellitstjerne Nemesis .
Ideen om eksistensen af en sådan sky blev først fremsat af den estiske astronom Ernst Epik i 1932 [8] . I 1950'erne blev ideen uafhængigt fremsat af den hollandske astrofysiker Jan Oort som et middel til at løse paradokset [9] med kometers skrøbelighed (de går i stykker som et resultat af fordampning nær perihelium, medmindre der dannes en skorpe af ikke-flygtigt stof ) og ustabiliteten af deres baner (de vil falde på Solen eller en planet eller blive slynget ud af dem fra solsystemet). Tilsyneladende var kometerne bevaret i en "sky", meget fjernt fra Solen [9] [10] [11] .
Der er to klasser af kometer: kortperiodekometer og langtidskometer. Kortperiodekometer har kredsløb relativt tæt på Solen, med en periode på mindre end 200 år og en lille hældning til det ekliptiske plan .
Oort bemærkede, at der er et højdepunkt i fordelingen af aphelia i langtidskometer - ≈ 20.000 AU. e. (3 billioner km), hvilket antyder på denne afstand en sky af kometer med en sfærisk, isotrop fordeling (fordi langtidskometer dukker op fra alle tilbøjeligheder) [11] . Relativt sjældne kometer med kredsløb mindre end 10.000 AU. e. sandsynligvis har passeret en eller flere gange gennem solsystemet, og har derfor baner komprimeret af planeternes tyngdekraft [11] .
Oort-skyen består af hypotetiske
Modeller forudsiger, at der er titusinder eller hundredvis af gange flere kometkerner i den indre sky end i den ydre [12] [13] [14] ; det anses for at være en mulig kilde til nye kometer til at genopbygge den relativt sparsomme ydre sky, efterhånden som den gradvist er ved at blive udtømt. Hills-skyen forklarer en så lang eksistens af Oort-skyen i milliarder af år [15] .
Den ydre Oort-sky menes at indeholde adskillige billioner kometkerner større end omkring 1,3 km [3] (ca. 500 milliarder med en absolut størrelse lysere end 10,9), med en gennemsnitlig afstand mellem kometer på flere titusinder af kilometer [5] [ 16] . Dens samlede masse er ikke pålideligt kendt, men hvis det antages, at Halleys komet er en passende prototype for alle kometer inden for den ydre Oort-sky, er den estimerede samlede masse 3⋅1025 kg , eller omkring fem gange Jordens masse [3] [17 ] . Tidligere mente man, at skyen var mere massiv (op til 380 jordmasser) [18] , men nyere viden om størrelsesfordelingen af langtidskometer har ført til meget lavere skøn. Massen af den indre Oort-sky er i øjeblikket ukendt.
Ud fra studierne af kometer kan det antages, at langt de fleste Oorts skyobjekter består af forskellige iser dannet af stoffer som vand, metan , ethan , kulilte og hydrogencyanid [19] . Opdagelsen af 1996 PW , en asteroide med en bane, der er mere typisk for langtidskometer, tyder dog på, at der kan være stenede objekter i Oort-skyen [20] . En analyse af forholdet mellem kulstof- og nitrogenisotoper i kometer af både Oort-skyen og Jupiter-familien viser kun små forskelle på trods af deres meget isolerede oprindelsesområder. Det følger af dette, at objekterne i disse områder stammer fra den oprindelige protosolære sky [21] . Denne konklusion understøttes også af undersøgelser af partikelstørrelser i Oort-skykometer [22] og af en undersøgelse af Deep Impact -rumsondens kollision med kometen Tempel 1 , der tilhører Jupiter-familien [23] .
Oortskyen menes at være en rest af den oprindelige protoplanetariske skive , der blev dannet omkring Solen for cirka 4,6 milliarder år siden [3] . Ifølge en bredt accepteret hypotese dannede Oorts skyobjekter oprindeligt meget tættere på Solen i den samme proces, som dannede både planeter og asteroider , men tyngdekraftsinteraktioner med unge kæmpeplaneter som Jupiter kastede objekterne ind i ekstremt elliptiske baner. eller parabolske baner [ 3] [24] . Simuleringer af udviklingen af Oort-skyen fra solsystemets oprindelse til den nuværende periode viser, at skyens masse toppede ca. 800 millioner år efter dannelsen, da hastigheden af tilvækst og kollisioner aftog, og hastigheden af skyudtømning begyndte at overhale hastigheden for genopfyldning [3] .
Julio Ángel Fernández ' model antyder, at den spredte skive , som er hovedkilden til kortperiodekometer i solsystemet, også kan være hovedkilden til Oorts skyobjekter. Ifølge modellen flyttes cirka halvdelen af objekterne i den spredte skive udad i Oort-skyen, mens en fjerdedel flyttes indad til Jupiters kredsløb, og en fjerdedel skydes ud i hyperbolske baner . Den spredte skive leverer muligvis stadig materiale til Oort-skyen [25] . Som følge heraf vil en tredjedel af de nuværende spredte diskobjekter sandsynligvis falde ind i Oort-skyen om 2,5 milliarder år [26] .
Computermodeller viser, at påvirkninger af kometmateriale i dannelsesperioden spillede en meget større rolle end hidtil antaget. Ifølge disse modeller var antallet af kollisioner i solsystemets tidlige historie så højt, at de fleste kometer blev ødelagt, før de nåede Oort-skyen. Derfor er den nuværende kumulative masse af Oort-skyen meget mindre end engang antaget [27] . Den estimerede masse af skyen er kun en lille del af det udstødte materiale, 50-100 jordmasser [3] .
Gravitationsinteraktioner med nærliggende stjerner og galaktiske tidevandskræfter har ændret kometbaner for at gøre dem mere cirkulære. Dette forklarer den næsten sfæriske form af den ydre Oort-sky [3] . Og Hills-skyen, som er mere forbundet med Solen, skulle med tiden få en sfærisk form. Nylige undersøgelser har vist, at dannelsen af Oort-skyen bestemt stemmer overens med hypotesen om, at solsystemet dannede sig som en del af en stjernehob på 200-400 stjerner. Disse tidlige nærliggende stjerner spillede sandsynligvis en rolle i dannelsen af skyen, da antallet af tætte stjernepassager i hoben var meget højere end i dag, hvilket førte til meget hyppigere forstyrrelser [28] .
Resultaterne af en undersøgelse af spektret af den interstellare komet C/2019 Q4 (Borisov) viser, at kometer i andre planetsystemer kan dannes som et resultat af processer, der ligner dem, der førte til dannelsen af kometer i Oort-skyen [29 ] .
Kometer menes at have to forskellige oprindelsesområder i solsystemet. Korttidskometer (med perioder på op til 200 år) antages almindeligvis at stamme fra Kuiperbæltet eller den spredte skive, to forbundne flade skiver af iskoldt materiale, der begynder i Plutos kredsløb omkring 38 AU. e. og i fællesskab udvide op til 100 a.u. e. fra Solen. Til gengæld menes langtidskometer, såsom kometen Hale-Bopp , med perioder på tusinder af år, at stamme fra Oort-skyen. Baner inden for Kuiperbæltet er relativt stabile, og derfor menes kun få kometer at stamme derfra. Den spredte skive er på den anden side dynamisk aktiv og er et meget mere sandsynligt oprindelsessted for kometer. Kometer bevæger sig ud af den spredte skive ind i de ydre planeters sfære og bliver til objekter kendt som kentaurer . Derefter bevæger kentaurerne sig ind i indre baner og bliver til kortperiodekometer.
Der er to hovedfamilier af korttidskometer: Jupiter-familien (med semi- hovedakser mindre end 5 AU) og Neptun-familien eller Halley-familien (dette navn er givet på grund af ligheden mellem deres baner og kredsløbet om Halleys komet ). Neptun-familiens kometer er usædvanlige, fordi selvom de er kortvarige, er deres primære oprindelsesområde Oort-skyen, ikke en spredt skive. Det menes, baseret på deres baner, at de var langtidskometer, og derefter blev fanget af tyngdekraften af de gigantiske planeter og omdirigeret til det indre område af solsystemet. Denne proces kan også have påvirket kredsløbene for en betydelig del af Jupiter-familiens kometer, selvom de fleste af disse kometer menes at have sin oprindelse i en spredt skive.
Oort bemærkede, at antallet af tilbagevendende kometer er meget mindre end forudsagt af hans model, og dette problem er stadig ikke løst. Ingen kendt dynamisk proces kan forklare det mindre antal observerede kometer. Hypoteserne for denne uoverensstemmelse er: ødelæggelse af kometer på grund af tidevandskræfter, kollisioner eller opvarmning; tab af alle flygtige stoffer, hvilket får nogle kometer til at blive uopdagelige eller til at danne en isolerende skorpe på overfladen. Langtidsstudier af Oorts skykometer har vist, at deres overflod i området af de ydre planeter er flere gange højere end i området for de indre planeter. Denne uoverensstemmelse kan skyldes Jupiters træk, der fungerer som en slags barriere, der fanger indkommende kometer og får dem til at kollidere med den, som det var tilfældet med Comet Shoemaker-Levy 9 i 1994.
Det menes, at de nuværende positioner for de fleste kometer set nær Solen skyldes gravitationsforvrængning af Oort-skyen af tidevandskræfter forårsaget af Mælkevejsgalaksen . Ligesom Månens tidevandskræfter bøjer og fordrejer jordens oceaner, hvilket får tidevand til at ebbe ud og flyde, på samme måde, bøjer og fordrejer galaktiske tidevandskræfter kroppens kredsløb i det ydre solsystem og trækker dem mod midten af solsystemet. Galaxy. I det indre solsystem er disse virkninger ubetydelige sammenlignet med Solens tyngdekraft. Men i det ydre solsystem er Solens tyngdekraft meget svagere, og gradienten af Mælkevejens tyngdefelt spiller en meget mere betydningsfuld rolle. På grund af denne gradient kan galaktiske tidevandskræfter forvrænge den sfæriske Oort-sky, strække skyen mod det galaktiske centrum og komprimere den langs de to andre akser. Disse svage galaktiske forstyrrelser kan være tilstrækkelige til at fjerne Oort-skyobjekter fra deres kredsløb mod Solen. Den afstand, hvormed Solens tyngdekraft giver plads til det galaktiske tidevand, kaldes tidevandsafskæringsradius. Det er placeret inden for en radius på 100.000 - 200.000 AU. e. og markerer den ydre grænse for Oort-skyen.
Nogle videnskabsmænd fremlagde følgende teori: måske bidrog galaktiske tidevandskræfter til dannelsen af Oort-skyen, hvilket øgede periheliumet af planetesimaler med store aphelia. Virkningerne af det galaktiske tidevand er meget komplekse og afhænger stærkt af adfærden af de individuelle objekter i planetsystemet. Den kumulative effekt kan dog være ret betydelig: op til 90 % af kometerne fra Oort-skyen kan være forårsaget af det galaktiske tidevand. Statistiske modeller af kredsløb for observerbare langtidskometer viser, at det galaktiske tidevand er hovedkilden til orbitale forstyrrelser, og forskyder dem mod det indre solsystem.
Ud over langtidskometer har kun fem kendte objekter baner, der tyder på at de tilhører Oort-skyen: Sedna , 2000 CR 105 , 2006 SQ 372 , 2008 KV 42 og 2012 VP 113 . De to første og de sidste har, i modsætning til objekterne på den spredte skive , perihelia placeret uden for Neptuns gravitationsrækkevidde, og deres kredsløb kan derfor ikke forklares med forstyrrelser af kæmpeplaneterne [30] . Hvis de er dannet på deres nuværende placeringer, må deres kredsløb have været cirkulære i begyndelsen. Under andre omstændigheder ville accretion (kombination af små legemer til en stor) ikke være mulig, fordi de store relative hastigheder mellem planetesimaler ville være for ødelæggende [31] . Deres moderne elliptiske baner kan forklares med følgende hypoteser:
Capture- og "uplift"-hypoteserne er mest i overensstemmelse med observationer [6] .
Den 18. august 2008, på konferencen "Sloan Digital Sky Survey: Asteroids in Cosmology", præsenterede astronomer ved University of Washington beviser for oprindelsen af det trans-neptunske objekt 2006 SQ 372 fra den indre Oort-sky [33] .
Nogle astronomer klassificerer Sedna og 2000 CR 105 som en "udvidet spredt disk " snarere end den indre Oort-sky.
Nummer | Navn | Ækvatordiameter, km | Perihelion , en. e. | Aphelios , en. e. | Åbningsår | pionerer |
---|---|---|---|---|---|---|
90377 | Sedna | 995 | 76,1 | 892 | 2003 | Brown , Trujillo , Rabinowitz |
148209 | 2000 CR 105 | ≈250 | 44,3 | 397 | 2000 | Lowell Observatorium |
308933 | 2006 SQ372 | 50-100 | 24.156 | 2005.38 | 2006 | Sloan Digital Sky Survey |
— | 2008 KV42 | 58,9 | 20,217 | 71.760 | 2008 | " Canada-Frankrig-Hawaii Teleskop " |
— | 2012 VP 113 | 595 | 80,6 | 446 | 2012 | " Cerro Tololo Inter-American Observatory " |
Der er en opfattelse af, at Oort-skyen er den eneste sandsynlige kilde til kometer, der kolliderer med Jorden med jævne mellemrum. Den amerikanske astrofysiker Lisa Randall mener, at periodiciteten af masseudryddelser i Jordens biosfære er forbundet med indflydelsen fra Oort-skyen [34] .
solsystem | |
---|---|
Central stjerne og planeter | |
dværgplaneter | Ceres Pluto Haumea Makemake Eris Kandidater Sedna Orc Quaoar Pistol-pistol 2002 MS 4 |
Store satellitter | |
Satellitter / ringe | Jord / ∅ Mars Jupiter / ∅ Saturn / ∅ Uranus / ∅ Neptun / ∅ Pluto / ∅ Haumea Makemake Eris Kandidater Spækhugger quawara |
Først opdagede asteroider | |
Små kroppe | |
kunstige genstande | |
Hypotetiske objekter |
|
Plutoider ( trans-neptunske dværgplaneter ) og plutoide kandidater | |
---|---|
Kuiper bælte | |
Spredt disk | |
se også | |
Plutoider i kursiv har officiel plutoidestatus. |
Kometer | ||
---|---|---|
Struktur | ||
Typer | ||
Lister | ||
se også |
|
Ordbøger og encyklopædier | |
---|---|
I bibliografiske kataloger |