Oort-molnet [1] (även Epik-Oort-molnet [2] ) är en hypotetisk sfärisk region i solsystemet , som är källan till kometer med långa perioder . Instrumentellt har existensen av Oort-molnet inte bekräftats, men många indirekta fakta pekar på dess existens.
Det uppskattade avståndet till Oortmolnets yttre gränser från solen är mellan 50 000 och 100 000 AU . e. [3] är ungefär ett ljusår . Detta är ungefär en fjärdedel av avståndet från Proxima Centauri , den stjärna som ligger närmast solen. Kuiperbältet och den spridda skivan , två andra kända områden av trans-Neptuniska föremål , är ungefär tusen gånger mindre i diameter än Oorts moln. Den yttre gränsen för Oortmolnet bestämmer solsystemets gravitationsgräns [4] - Hills sfär , definierad för solsystemet vid 2 st. år .
Oort-molnet tros bestå av två separata regioner: ett sfäriskt yttre Oort-moln och ett inre skivformat Oort-moln. Objekt i Oorts moln består till stor del av vatten, ammoniak och metanis. Astronomer tror att föremålen som utgör Oortmolnet bildades nära solen och spreds långt ut i rymden av gravitationseffekterna av jätteplaneter tidigt i solsystemets utveckling [3] .
Även om det inte har gjorts några bekräftade direkta observationer av Oorts moln, tror astronomer att det är källan till alla långtidskometer och kometer av Halley - typ som anländer till solsystemet, såväl som många kentaurer och kometer från Jupiterfamiljen [5 ] . Den yttre delen av Oortmolnet är den ungefärliga gränsen för solsystemet och kan lätt påverkas av gravitationskrafterna från både passerande stjärnor och själva galaxen . Dessa krafter får ibland kometer att styra mot den centrala delen av solsystemet [3] . Kortperiodiska kometer, baserat på deras banor, kan härröra inte bara från den spridda skivan utan också från Oorts moln [3] [5] . Även om Kuiperbältet och den mer avlägsna spridda skivan observerades och mättes, antogs endast fem kända objekt anses vara Oorts molnobjekt för 2004-2008: Sedna , 2000 CR 105 , 2006 SQ 372 , 2008 KV 4122 och 6 101122 och 6 [7] . Därefter har andra sådana föremål upptäckts, såsom C/2014 UN271 . Det finns också obekräftade hypoteser om existensen på den inre gränsen av Oort-molnet (30 tusen AU) av gasjätten Tyche och, möjligen, alla andra " Planeter X ", och bortom dess yttre gränser - solens satellitstjärna Nemesis .
Idén om existensen av ett sådant moln framfördes först av den estniske astronomen Ernst Epik 1932 [ 8] . På 1950-talet lades idén självständigt fram av den holländska astrofysikern Jan Oort som ett sätt att lösa paradoxen [9] med kometernas bräcklighet (de bryts upp som ett resultat av avdunstning nära perihelium, om inte en skorpa av icke-flyktigt material bildas ) och instabiliteten i deras banor (de kommer att falla på solen eller en planet eller kastas ut av dem från solsystemet). Uppenbarligen var kometerna bevarade i ett "moln", mycket långt från solen [9] [10] [11] .
Det finns två klasser av kometer: korttidskometer och långtidskometer. Kortperiodiga kometer har omloppsbanor relativt nära solen, med en period på mindre än 200 år och en liten lutning till ekliptikplanet .
Oort noterade att det finns en topp i fördelningen av aphelia i långtidskometer - ≈ 20 000 AU. e. (3 biljoner km), vilket antyder på detta avstånd ett moln av kometer med en sfärisk, isotrop fördelning (eftersom långperiodiska kometer dyker upp från alla lutningar) [11] . Relativt sällsynta kometer med banor mindre än 10 000 AU. e. , har förmodligen passerat en eller flera gånger genom solsystemet, och har därför banor komprimerade av planeternas gravitation [11] .
Oorts moln består av hypotetiska
Modeller förutspår att det finns tiotals eller hundratals gånger fler kometkärnor i det inre molnet än i det yttre [12] [13] [14] ; det anses vara en möjlig källa till nya kometer för att fylla på det relativt magra yttre molnet när det gradvis håller på att uttömmas. Hills-molnet förklarar en så lång existens av Oort-molnet i miljarder år [15] .
Det yttre Oortmolnet tros innehålla flera biljoner kometkärnor större än cirka 1,3 km [3] (cirka 500 miljarder med en absolut magnitud ljusare än 10,9), med ett genomsnittligt avstånd mellan kometer på flera tiotals miljoner kilometer [5] [ 16] . Dess totala massa är inte tillförlitligt känd, men om man antar att Halleys komet är en lämplig prototyp för alla kometer inom det yttre Oortmolnet, är den beräknade totala massan 3⋅1025 kg , eller ungefär fem gånger jordens massa [3] [17 ] . Tidigare ansågs molnet vara mer massivt (upp till 380 jordmassor) [18] , men nyare kunskaper om storleksfördelningen av långtidskometer har lett till mycket lägre uppskattningar. Massan av det inre Oort-molnet är för närvarande okänd.
Baserat på studierna av kometer kan man anta att den stora majoriteten av Oorts molnobjekt består av olika isar som bildas av ämnen som vatten, metan , etan , kolmonoxid och vätecyanid [19] . Upptäckten av 1996 PW , en asteroid med en bana som är mer typisk för kometer med långa perioder, tyder dock på att det kan finnas steniga objekt i Oorts moln [20] . En analys av förhållandet mellan kol- och kväveisotoper i kometer av både Oortmolnet och Jupiterfamiljen visar endast små skillnader, trots deras mycket isolerade ursprungsregioner. Det följer av detta att objekten i dessa regioner härstammar från det ursprungliga protosolära molnet [21] . Denna slutsats stöds också av studier av partikelstorlekar i Oorts molnkometer [22] och av en studie av kollisionen mellan rymdsonden Deep Impact och kometen Tempel 1 som tillhör Jupiterfamiljen [23] .
Oortmolnet tros vara en rest av den ursprungliga protoplanetära skivan som bildades runt solen för cirka 4,6 miljarder år sedan [3] . Enligt en allmänt accepterad hypotes bildades Oorts molnobjekt ursprungligen mycket närmare solen i samma process som bildade både planeter och asteroider , men gravitationsinteraktioner med unga jätteplaneter som Jupiter kastade objekten in i extremt elliptiska banor. eller paraboliska banor [ 3] [24] . Simuleringar av utvecklingen av Oort-molnet från solsystemets ursprung till den nuvarande perioden visar att molnets massa nådde en topp cirka 800 miljoner år efter bildandet, eftersom ansamlingshastigheten och kollisioner avtog och molnets utarmningshastighet började öka. överta påfyllningshastigheten [3] .
Julio Ángel Fernández modell antyder att den spridda skivan , som är huvudkällan till kortperiodiska kometer i solsystemet, också kan vara huvudkällan till Oorts molnobjekt. Enligt modellen flyttas ungefär hälften av objekten i den spridda skivan utåt in i Oorts moln, medan en fjärdedel flyttas inåt till Jupiters omloppsbana och en fjärdedel kastas ut i hyperboliska banor . Den spridda skivan kan fortfarande leverera material till Oorts moln [25] . Som ett resultat kommer troligen en tredjedel av de nuvarande spridda skivobjekten att falla in i Oorts moln om 2,5 miljarder år [26] .
Datormodeller visar att inverkan av kometmaterial under bildningsperioden spelade en mycket större roll än man tidigare trott. Enligt dessa modeller var antalet kollisioner i solsystemets tidiga historia så högt att de flesta kometer förstördes innan de nådde Oorts moln. Därför är den nuvarande kumulativa massan av Oort-molnet mycket mindre än en gång trodde [27] . Molnets uppskattade massa är bara en liten del av det utstötade materialet, 50-100 jordmassor [3] .
Gravitationsinteraktioner med närliggande stjärnor och galaktiska tidvattenkrafter har förändrat kometbanorna för att göra dem mer cirkulära. Detta förklarar den nästan sfäriska formen av det yttre Oort-molnet [3] . Och Hills-molnet, som är mer kopplat till solen, bör så småningom få en sfärisk form. Nyligen genomförda studier har visat att bildandet av Oorts moln verkligen överensstämmer med hypotesen att solsystemet bildades som en del av en stjärnhop med 200-400 stjärnor. Dessa tidiga närliggande stjärnor spelade sannolikt en roll i bildandet av molnet, eftersom antalet nära stjärnpassager inom klungan var mycket högre än idag, vilket ledde till mycket mer frekventa störningar [28] .
Resultaten av en studie av spektrumet för den interstellära kometen C/2019 Q4 (Borisov) visar att kometer i andra planetsystem kan bildas som ett resultat av processer liknande de som ledde till bildandet av kometer i Oorts moln [29 ] .
Kometer tros ha två distinkta ursprungsregioner i solsystemet. Korttidskometer (med perioder på upp till 200 år) tros allmänt komma från Kuiperbältet eller den spridda skivan, två sammankopplade platta skivor av isigt material som börjar i Plutos omloppsbana runt 38 AU. e. och gemensamt sträcker sig upp till 100 a.u. e. från solen. I sin tur tros långperiodiska kometer, såsom kometen Hale-Bopp , med perioder på tusentals år, härstamma från Oorts moln. Banorna inom Kuiperbältet är relativt stabila, och därför tros endast ett fåtal kometer härstamma därifrån. Den spridda skivan, å andra sidan, är dynamiskt aktiv och är en mycket mer trolig ursprungsplats för kometer. Kometer rör sig ut från den spridda skivan in i de yttre planeternas sfär och blir föremål som kallas kentaurer . Sedan rör sig kentaurerna in i inre banor och blir kortperiodiska kometer.
Det finns två huvudfamiljer av korttidskometer: familjen Jupiter (med halvstora axlar mindre än 5 AU) och familjen Neptunus, eller familjen Halley (detta namn ges på grund av likheten mellan deras banor och omloppsbanan Halleys komet ). Neptunus-familjens kometer är ovanliga eftersom, även om de är kortvariga, deras primära ursprungsområde är Oortmolnet, inte en spridd skiva. Man tror, baserat på deras banor, att de var kometer med långa perioder och sedan fångades in av de jättelika planeternas gravitation och omdirigerades till det inre området av solsystemet. Denna process kan också ha påverkat banorna för en betydande del av Jupiters kometer, även om de flesta av dessa kometer tros ha sitt ursprung i en spridd skiva.
Oort noterade att antalet återvändande kometer är mycket mindre än förutspått av hans modell, och detta problem är fortfarande inte löst. Ingen känd dynamisk process kan förklara det mindre antalet observerade kometer. Hypoteserna för denna diskrepans är: förstörelse av kometer på grund av tidvattenkrafter, kollisioner eller uppvärmning; förlust av alla flyktiga ämnen, vilket gör att vissa kometer blir oupptäckbara eller bildar en isolerande skorpa på ytan. Långtidsstudier av Oorts molnkometer har visat att deras överflöd i området för de yttre planeterna är flera gånger högre än i området för de inre planeterna. Denna diskrepans kan bero på Jupiters dragkraft, som fungerar som en slags barriär, som fångar in inkommande kometer och får dem att kollidera med den, som var fallet med Comet Shoemaker-Levy 9 1994.
Man tror att de nuvarande positionerna för de flesta kometer som ses nära solen beror på gravitationsförvrängningen av Oortmolnet av tidvattenkrafter orsakade av Vintergatans galax . Precis som månens tidvattenkrafter böjer och förvränger jordens hav, vilket får tidvatten att ebba ut och strömma, på samma sätt, böjer och förvränger galaktiska tidvattenkrafter kropparnas banor i det yttre solsystemet och drar dem mot mitten av galax. I det inre solsystemet är dessa effekter försumbara jämfört med solens gravitation. Men i det yttre solsystemet är solens gravitation mycket svagare och gradienten för Vintergatans gravitationsfält spelar en mycket viktigare roll. På grund av denna gradient kan galaktiska tidvattenkrafter förvränga det sfäriska Oort-molnet, sträcka molnet mot det galaktiska centrumet och komprimera det längs de två andra axlarna. Dessa svaga galaktiska störningar kan vara tillräckliga för att flytta Oorts molnobjekt från sina banor mot solen. Avståndet vid vilket solens gravitationskraft ger vika för det galaktiska tidvattnet kallas tidvattnets trunkeringsradie. Den ligger inom en radie av 100 000 - 200 000 AU. e. och markerar den yttre gränsen för Oorts moln.
Vissa forskare lade fram följande teori: kanske bidrog galaktiska tidvattenkrafter till bildandet av Oort-molnet, vilket ökade perihelionen av planetesimaler med stora aphelia. Effekterna av det galaktiska tidvattnet är mycket komplexa och beror starkt på beteendet hos de enskilda objekten i planetsystemet. Den kumulativa effekten kan dock vara ganska betydande: upp till 90 % av kometerna från Oorts moln kan orsakas av det galaktiska tidvattnet. Statistiska modeller av omloppsbanorna för observerbara kometer med långa perioder visar att det galaktiska tidvattnet är den huvudsakliga källan till orbitala störningar och förskjuter dem mot det inre solsystemet.
Förutom långtidskometer har endast fem kända objekt banor som tyder på att de tillhör Oorts moln: Sedna , 2000 CR 105 , 2006 SQ 372 , 2008 KV 42 och 2012 VP 113 . De två första och de sista, i motsats till föremålen på den spridda skivan , har perihelia som ligger utanför Neptunus gravitationsräckvidd, och därför kan deras banor inte förklaras av störningar av jätteplaneterna [30] . Om de bildades på sina nuvarande platser måste deras banor ha varit cirkulära från början. Under andra omständigheter skulle ackretion (kombination av små kroppar till en stor) inte vara möjlig, eftersom de stora relativa hastigheterna mellan planetesimalerna skulle vara för destruktiva [31] . Deras moderna elliptiska banor kan förklaras av följande hypoteser:
Hypoteserna för fångst och "upplyftning" överensstämmer mest med observationer [6] .
Den 18 augusti 2008, vid konferensen "Sloan Digital Sky Survey: Asteroids in Cosmology", presenterade astronomer vid University of Washington bevis på ursprunget till det trans-neptuniska objektet 2006 SQ 372 från Oorts inre moln [33] .
Vissa astronomer klassificerar Sedna och 2000 CR 105 som en "expanderad spridd skiva " snarare än det inre Oort-molnet.
siffra | namn | Ekvatorial diameter, km | Perihelion , en. e. | Aphelios , a. e. | Öppningsår | pionjärer |
---|---|---|---|---|---|---|
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 | " Kanada-Frankrike-Hawaii-teleskopet " |
— | 2012 VP 113 | 595 | 80,6 | 446 | 2012 | " Cerro Tololo Inter-American Observatory " |
Det finns en åsikt att Oorts moln är den enda troliga källan till kometer som kolliderar med jorden med jämna mellanrum. Den amerikanska astrofysikern Lisa Randall tror att periodiciteten av massutdöende i jordens biosfär är kopplad till inflytandet från Oortmolnet [34] .
solsystem | |
---|---|
Central stjärna och planeter | |
dvärgplaneter | Ceres Pluto Haumea Makemake Eris Kandidater Sedna Orc Quaoar Gun-gun 2002 MS 4 |
Stora satelliter | |
Satelliter / ringar | Jorden / ∅ Mars Jupiter / ∅ Saturnus / ∅ Uranus / ∅ Neptunus / ∅ Pluto / ∅ Haumea Makemake Eris Kandidater späckhuggare quawara |
Först upptäckte asteroider | |
Små kroppar | |
konstgjorda föremål | |
Hypotetiska föremål |
|
Plutoider ( trans-neptuniska dvärgplaneter ) och plutoidkandidater | |
---|---|
Kuiperbälte | |
Spridd skiva | |
se även | |
Plutoider i kursiv stil har officiell plutoidstatus. |
Kometer | ||
---|---|---|
Strukturera | ||
Typer | ||
Listor | ||
se även |
|
Ordböcker och uppslagsverk | |
---|---|
I bibliografiska kataloger |