Astronómovia sledujú tisíce rokov, ako sa kométy pohybujú blízko Zeme a rozsvietia nočnú oblohu. Tieto pozorovania časom viedli k množstvu paradoxov. Napríklad odkiaľ tieto kométy pochádzajú? A ak sa ich povrchový materiál, keď sa priblíži k Slnku, vyparuje (čím vytvárajú svoje slávne halo), musia sa formovať ďalej, kde by existovali väčšinu svojej životnosti.
Tieto pozorovania časom viedli k teórii, že ďaleko za Slnkom a planétami existuje veľký oblak ľadového materiálu a skaly, odkiaľ pochádza väčšina týchto komét. Táto existencia tohto cloudu, známeho ako Oortov mrak (po jeho hlavnom teoretickom zakladateľovi), zostáva nepreukázaná. Ale z mnohých krátkych a dlhotrvajúcich komét, z ktorých sa predpokladá, že odtiaľto prišli, sa astronómovia veľa naučili o jej štruktúre a zložení.
Definícia:
Oortov oblak je teoretický sférický oblak prevažne ľadových planetesimálov, o ktorých sa predpokladá, že obklopuje Slnko vo vzdialenosti až okolo 100 000 AU (2 ly). Toto ho umiestňuje do medzihviezdneho priestoru, za slnečnú heliosféru, kde definuje kozmologické hranice medzi Slnečnou sústavou a oblasťou gravitačnej dominancie Slnka.
Rovnako ako Kuiperov pás a rozptýlený disk, Oortov oblak je rezervoárom transneptunských objektov, aj keď je viac ako tisíckrát vzdialenejší od nášho Slnka ako tieto dva ďalšie. Myšlienku mraku ľadových infinitesimálov prvýkrát navrhol v roku 1932 estónsky astronóm Ernst Öpik, ktorý predpokladal, že dlhodobé kométy vznikli v oblačnom oblaku na najvzdialenejšom okraji slnečnej sústavy.
V roku 1950 tento koncept vzkriesil Jan Oort, ktorý nezávisle predpokladal jeho existenciu, aby vysvetlil správanie sa dlhodobých komét. Hoci to ešte nebolo dokázané priamym pozorovaním, existencia Oortovho oblaku je vo vedeckej komunite všeobecne akceptovaná.
Štruktúra a zloženie:
Oortov mrak sa predpokladá, že sa bude pohybovať od 2 000 do 5 000 AU (0,03 až 0,08 ly) až do 50 000 AU (0,79 ly) od Slnka, hoci niektoré odhady umiestňujú vonkajšiu hranu až do 100 000 a 200 000 AU (1,58 a 3,16 ly). Cloud je tvorený dvoma oblasťami - sférickým vonkajším Oortovým mrakom 20 000 - 50 000 AU (0,32 - 0,79 ly) a diskovým tvarovaným Oortovým (alebo kopcami) mrakom 2 000 - 20 000 AU (0,03 - 0,32 ly) ,
Vonkajší Oortov oblak môže mať bilióny objektov väčších ako 1 km (0,62 mi) a miliardy, ktoré merajú priemer 20 kilometrov (12 mi). Jeho celková hmotnosť nie je známa, ale - za predpokladu, že Halleyova kométa je typickým znázornením vonkajších objektov Oort Cloud -, má kombinovanú hmotnosť približne 3 × 1025 kilogramov (6,6 × 1025 libier) alebo päť Zem.
Na základe analýz minulých komét sa prevažná väčšina objektov Oort Cloud skladá z ľadových prchavých látok - napríklad vody, metánu, etánu, oxidu uhoľnatého, kyanovodíka a amoniaku. Vzhľad asteroidov, o ktorých sa predpokladá, že pochádzajú z Oortovho oblaku, tiež podnietil teoretický výskum, ktorý naznačuje, že populácia pozostáva z 1 - 2% asteroidov.
Predchádzajúce odhady umiestnili svoju hmotu na 380 zemských hmôt, ale lepšie znalosti o rozdelení veľkostí dlhodobých komét viedli k nižším odhadom. Medzitým sa ešte musí charakterizovať hmotnosť vnútorného Oortovho oblaku. Obsah Kuiperovho pásu a Oortovho oblaku je známy ako transneptunské objekty (TNO), pretože objekty oboch regiónov majú obežné dráhy, ktoré sú ďalej od Slnka ako obežná dráha Neptúna.
Pôvod:
Oortov oblak je považovaný za pozostatok pôvodného protoplanetárneho disku, ktorý sa vytvoril okolo Slnka približne pred 4,6 miliardami rokov. Najčastejšie akceptovanou hypotézou je, že objekty Oortovho oblaku sa spočiatku spojili omnoho bližšie k Slnku ako súčasť rovnakého procesu, ktorý tvoril planéty a menšie planéty, ale gravitačná interakcia s mladými plynovými gigantmi, ako je Jupiter, ich vyvrhla do extrémne dlhých eliptických alebo eliptických parabolické dráhy.
Nedávny výskum agentúry NASA naznačuje, že veľké množstvo Oortových cloudových objektov je výsledkom výmeny materiálov medzi Slnkom a jeho súrodeneckými hviezdami, keď sa tvorili a oddeľovali. Tiež sa navrhuje, že veľa - možno väčšina - cloudových objektov Oort nebolo tvorených v tesnej blízkosti Slnka.
Alessandro Morbidelli z Observatoire de la Cote d'Azur uskutočnil simulácie vývoja Oortovho oblaku od začiatku slnečnej sústavy po súčasnosť. Tieto simulácie naznačujú, že gravitačná interakcia s blízkymi hviezdami a galaktickými prílivmi upravila obežné dráhy obehu tak, aby boli kruhovejšie. Toto je ponúknuté ako vysvetlenie, prečo má vonkajší Oortov oblak takmer sférický tvar, zatiaľ čo oblak Hills, ktorý je silnejšie spojený so Slnkom, nezískal sférický tvar.
Posledné štúdie ukázali, že tvorba Oortovho oblaku je všeobecne kompatibilná s hypotézou, že slnečná sústava sa vytvára ako súčasť zabudovaného zhluku 200 - 400 hviezd. Tieto počiatočné hviezdy pravdepodobne zohrávali úlohu pri formácii mraku, pretože počet blízkych hviezdnych priechodov v zoskupení bol oveľa vyšší ako dnes, čo viedlo k oveľa častejším poruchám.
Kométy:
Predpokladá sa, že kométy majú v slnečnej sústave dva body pôvodu. Začínajú ako nekonečné podoby v Oortovom oblaku a potom sa stávajú kométami, keď hviezdy vyhodia niektoré z nich z ich dráh a pošlú ich na dlhodobú obežnú dráhu, ktorá ich vezme do vnútornej slnečnej sústavy a znova von.
Krátkodobé kométy majú obežné dráhy, ktoré trvajú až dvesto rokov, zatiaľ čo obežné dráhy dlhodobých komét môžu trvať tisíce rokov. Zatiaľ čo sa predpokladá, že kométy s krátkym časom vznikli buď z Kuiperovho pásu alebo z rozptýlených diskov, akceptovanou hypotézou je, že kométy s dlhým obdobím pochádzajú z Oortovho oblaku. Existujú však určité výnimky z tohto pravidla.
Napríklad existujú dve hlavné odrody krátkodobých komét: kométy rodiny Jupiter a kométy rodiny Halley. Rodinné kométy Halley, pomenované podľa ich prototypu (Halleyova kométa), sú neobvyklé v tom, že hoci majú krátke obdobie, predpokladá sa, že pochádzajú z Oortovho oblaku. Na základe ich obežných dráh sa navrhuje, aby boli kedysi dlhodobými kométami, ktoré boli zachytené gravitáciou plynného gigantu a poslané do vnútornej slnečnej sústavy.
Prieskum:
Pretože Oortov oblak je oveľa ďalej ako Kuiperov pás, región zostal nepreskúmaný a do značnej miery nezdokumentovaný. Vesmírne sondy sa ešte musia dostať do oblasti Oortovho oblaku a Voyager 1 - najrýchlejšia a najvzdialenejšia medziplanetárna vesmírna sonda, ktorá v súčasnosti opúšťa slnečnú sústavu - pravdepodobne o nej neposkytne žiadne informácie.
Pri súčasnej rýchlosti Voyager 1 dosiahne Oortov oblak asi za 300 rokov a bude trvať asi 30 000 rokov. Do roku 2025 však termoelektrické generátory sondy už nebudú dodávať dostatok energie na prevádzkovanie žiadneho z vedeckých prístrojov.. Ďalšie štyri sondy, ktoré v súčasnosti unikajú slnečnej sústave - Voyager 2, Pioneer 10 a 11, a New Horizons - nebude fungovať ani vtedy, keď dosiahnu Oortov oblak.
Preskúmanie Oortovho oblaku predstavuje množstvo problémov, z ktorých väčšina vyplýva zo skutočnosti, že je neuveriteľne vzdialená od Zeme. V čase, keď by to robotická sonda mohla skutočne dosiahnuť a začať skúmať túto oblasť vážne, budú na Zemi prejsť storočia. Nielenže by tí, ktorí to v prvom rade poslali, boli mŕtvi, ale ľudstvo pravdepodobne medzitým vymyslí omnoho sofistikovanejšie sondy alebo remeslo s posádkou.
Štúdie však môžu byť (a sú) vykonávané skúmaním komét, ktoré pravidelne vyplivuje, a observatóriá na veľké vzdialenosti pravdepodobne v nadchádzajúcich rokoch urobia zaujímavé objavy z tejto oblasti vesmíru. Je to veľký oblak. Kto vie, čo by sme tam mohli číhať?
Máme veľa zaujímavých článkov o časopisu Oort Cloud and Solar System for Space Magazine. Tu je článok o tom, aká veľká je slnečná sústava a jeden o priemere slnečnej sústavy. A tu je všetko, čo potrebujete vedieť o Halleyho kométe a Beyond Pluto.
Možno by ste si mali tiež pozrieť tento článok od agentúry NASA o Oort Cloud a článok z University of Michigan o pôvode komét.
Nezabudnite sa pozrieť na podcast od Astronomy Cast. Epizóda 64: Pluto a ľadový vonkajší slnečný systém a epizóda 292: The Oort Cloud.
referencie:
Prieskum NASA Solar System: Kuiper Belt & Oort Cloud
