Az Oort-felhő [1] (az Epik-Oort-felhő [2] is) a Naprendszer hipotetikus gömbölyű régiója , amely hosszú periódusú üstökösök forrása . Instrumentálisan az Oort felhő létezését nem erősítették meg, de sok közvetett tény utal a létezésére.
Az Oort-felhő külső határainak becsült távolsága a Naptól 50 000 és 100 000 AU között van . e. [3] körülbelül egy fényév . Ez körülbelül egynegyede a Proxima Centauritól , a Naphoz legközelebbi csillagtól. A Kuiper-öv és a szórt korong , két másik ismert transzneptun-objektum régió , körülbelül ezerszer kisebb átmérőjűek, mint az Oort-felhő. Az Oort-felhő külső határa határozza meg a Naprendszer gravitációs határát [4] - a Hill gömbjét , amelyet a Naprendszer 2. pontján határoznak meg. év .
Úgy gondolják, hogy az Oort-felhő két különálló régióból áll: egy gömb alakú külső Oort-felhőből és egy belső korong alakú Oort-felhőből. Az Oort-felhőben lévő objektumok nagyrészt vízből, ammóniából és metánjégből állnak. A csillagászok úgy vélik, hogy az Oort-felhőt alkotó objektumok a Nap közelében keletkeztek, és a Naprendszer fejlődésének korai szakaszában az óriásbolygók gravitációs hatásai messze szétszóródtak az űrben [3] .
Bár az Oort-felhőről nem erősítettek meg közvetlen megfigyeléseket, a csillagászok úgy vélik, hogy ez a forrása a Naprendszerbe érkező összes hosszú periódusú üstökösnek és Halley -típusú üstökösnek, valamint a Jupiter család számos kentaurjának és üstökösének [5] ] . Az Oort-felhő külső része a Naprendszer hozzávetőleges határa, és könnyen befolyásolható mind az elhaladó csillagok, mind a galaxis gravitációs ereje . Ezek az erők néha arra késztetik az üstökösöket, hogy a Naprendszer középső része felé induljanak [3] . A rövid periódusú üstökösök – pályájuk alapján – nemcsak a szórt korongról származhatnak , hanem az Oort-felhőből is [3] [5] . Bár a Kuiper-övet és a távolabbi szétszórt korongot megfigyelték és mérték, állítólag csak öt ismert objektumot tekintettek Oort-felhő objektumnak 2004-2008-ban: Sedna , 2000 CR 105 , 2006 SQ 372 , 2008 KV 422 és ] 2101122 VP [7] . Ezt követően más hasonló objektumokat fedeztek fel, mint például a C/2014 UN271 . Vannak még meg nem erősített hipotézisek arról, hogy az Oort-felhő (30 ezer AU) belső határán a Tyche gázóriásbolygó és esetleg bármely más " X bolygó ", valamint a külső határain túl - a Nap műholdcsillaga - létezik. Nemezis .
Egy ilyen felhő létezésének ötletét először Ernst Epik észt csillagász vetette fel 1932 -ben [8] . Az 1950-es években az ötletet Jan Oort holland asztrofizikus önállóan terjesztette elő az üstökösök törékenységének paradoxonának [9] megoldásának eszközeként (a perihélium közelében a párolgás következtében felbomlanak, hacsak nem illékony anyagból álló kéreg képződik. ) és pályájuk instabilitása (a Napra vagy egy bolygóra esnek, vagy kilökődnek a Naprendszerből). Úgy tűnik, az üstökösök egy "felhőben" maradtak fenn, nagyon távol a Naptól [9] [10] [11] .
Az üstökösöknek két osztálya van: a rövid periódusú üstökösök és a hosszú periódusú üstökösök. A rövid periódusú üstökösök keringési pályája viszonylag közel van a Naphoz, periódusuk kevesebb, mint 200 év, és az ekliptika síkjához képest kis mértékben hajlik .
Oort megjegyezte, hogy a hosszú periódusú üstökösökben az aphelia eloszlásában van egy csúcs - ≈ 20 000 AU. e. (3 billió km), ami ezen a távolságon gömb alakú, izotróp eloszlású üstökösfelhőt sejtet (mert minden dőlésszögből megjelennek a hosszú periódusú üstökösök) [11] . Viszonylag ritka üstökösök 10 000 AU-nál kisebb pályával. e. , valószínűleg egyszer vagy többször áthaladtak a Naprendszeren, és ezért a bolygók gravitációja által összenyomott pályájukat [11] .
Az Oort-felhő hipotetikus
A modellek azt jósolják, hogy a belső felhőben tízszer vagy százszor több üstökösmag található, mint a külsőben [12] [13] [14] ; új üstökösök lehetséges forrásának tartják a viszonylag csekély külső felhő pótlására, mivel az fokozatosan kimerül. A Hills-felhő megmagyarázza az Oort-felhő ilyen hosszú, több milliárd éves fennállását [15] .
A külső Oort-felhőről úgy gondolják, hogy több billió 1,3 km-nél nagyobb üstökösmagot tartalmaz [3] (körülbelül 500 milliárd üstökösmagot 10,9-nél fényesebb abszolút magnitúdóval ), az üstökösök közötti átlagos távolság pedig több tízmillió kilométer [5] [ 5] 16] . Teljes tömege nem ismert megbízhatóan, de feltételezve, hogy a Halley-üstökös megfelelő prototípus a külső Oort-felhőben található összes üstökös számára, a becsült össztömeg 3⋅1025 kg , vagyis a Föld tömegének körülbelül ötszöröse [3] [17 ] ] . Korábban a felhőt nagyobb tömegűnek tartották (akár 380 Földtömegig) [18] , de a hosszú periódusú üstökösök méreteloszlására vonatkozó legújabb ismeretek sokkal alacsonyabb becslésekhez vezettek. A belső Oort-felhő tömege jelenleg nem ismert.
Az üstökösök vizsgálata alapján feltételezhető, hogy az Oort-felhőobjektumok túlnyomó többsége különféle jégekből áll, amelyeket olyan anyagok alkotnak, mint a víz, metán , etán , szén-monoxid és hidrogén-cianid [19] . A hosszú periódusú üstökösökre jellemzőbb pályájú aszteroida, az 1996-os PW felfedezése azonban arra utal, hogy az Oort-felhőben sziklás objektumok is lehetnek [20] . Az Oort-felhő és a Jupiter-család üstököseiben a szén- és nitrogénizotópok arányának elemzése csak kis eltéréseket mutat, annak ellenére, hogy származási régióik nagyon elszigeteltek. Ebből következik, hogy e régiók objektumai az eredeti protoszoláris felhőből származtak [21] . Ezt a következtetést támasztják alá az Oort-felhő-üstökösök részecskeméretére vonatkozó vizsgálatok [22] , valamint a Deep Impact űrszonda és a Jupiter családba tartozó Tempel 1 üstökös ütközésének vizsgálata is [23] .
Az Oort-felhőről úgy tartják, hogy az eredeti protoplanetáris korong maradványa, amely körülbelül 4,6 milliárd évvel ezelőtt keletkezett a Nap körül [3] . Egy széles körben elfogadott hipotézis szerint az Oort-felhőobjektumok eredetileg sokkal közelebb jöttek létre a Naphoz, ugyanabban a folyamatban, mint a bolygók és az aszteroidák , de a gravitációs kölcsönhatások fiatal óriásbolygókkal, például a Jupiterrel rendkívül elliptikus pályákra vagy parabolikus pályákra sodorták az objektumokat [ 3] [24] . Az Oort-felhő fejlődésének szimulációi a Naprendszer eredetétől a jelenlegi időszakig azt mutatják, hogy a felhő tömege körülbelül 800 millió évvel a kialakulás után érte el a csúcsot, ahogy a felhalmozódás és az ütközések üteme lelassult, és a felhő fogyásának üteme elkezdődött. túlszárnyalja az utánpótlás mértékét [3] .
Julio Ángel Fernández modellje azt sugallja, hogy a szórt korong , amely a Naprendszerben a rövid periódusú üstökösök fő forrása, egyben az Oort-felhőobjektumok fő forrása is lehet. A modell szerint a szétszórt korongon lévő objektumok hozzávetőleg fele kifelé, az Oort-felhőbe kerül, egynegyede pedig befelé, a Jupiter pályájára, egynegyede pedig hiperbolikus pályára kerül . Előfordulhat, hogy a szétszórt lemez továbbra is szállít anyagot az Oort-felhőnek [25] . Ennek eredményeként a jelenlegi szétszórt lemezobjektumok egyharmada valószínűleg 2,5 milliárd éven belül az Oort-felhőbe esik [26] .
A számítógépes modellek azt mutatják, hogy az üstökösök anyagának hatásai a kialakulási időszakban sokkal nagyobb szerepet játszottak, mint azt korábban gondolták. E modellek szerint a Naprendszer korai történetében az ütközések száma olyan magas volt, hogy a legtöbb üstökös megsemmisült, mielőtt elérte volna az Oort-felhőt. Ezért az Oort-felhő jelenlegi kumulatív tömege sokkal kisebb, mint azt korábban gondolták [27] . A felhő becsült tömege a kilökött anyagnak csak egy kis része, 50-100 Földtömeg [3] .
A közeli csillagokkal való gravitációs kölcsönhatások és a galaktikus árapály-erők megváltoztatták az üstökösök pályáját, hogy körkörösebbé tegyék őket. Ez magyarázza a külső Oort-felhő majdnem gömb alakú alakját [3] . A Naphoz jobban kapcsolódó Hills-felhőnek pedig idővel gömb alakúnak kell lennie. A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy az Oort-felhő kialakulása minden bizonnyal összhangban van azzal a hipotézissel, hogy a Naprendszer egy 200-400 csillagból álló csillaghalmaz részeként jött létre . Ezek a korai közeli csillagok valószínűleg szerepet játszottak a felhő kialakulásában, mivel a halmazon belüli közeli csillagjáratok száma jóval magasabb volt, mint ma, ami sokkal gyakoribb zavarokhoz vezetett [28] .
A C/2019 Q4 (Borisov) csillagközi üstökös spektrumát vizsgáló tanulmány eredményei azt mutatják, hogy más bolygórendszerek üstökösei hasonló folyamatok eredményeként jöhetnek létre, amelyek az Oort-felhőben üstökösök kialakulásához vezettek [29 ] .
Úgy gondolják, hogy az üstökösöknek két különálló származási régiója van a Naprendszerben. A rövid periódusú (akár 200 éves periódusú) üstökösökről általában úgy tartják, hogy a Kuiper -övből vagy szórt korongból származnak , két egymáshoz kapcsolódó jeges anyagú lapos korongból, amelyek a Plútó 38 AU körüli pályáján kezdődnek. e. és együttesen 100 a.u. pl. a Naptól. A hosszú periódusú üstökösökről, mint például a Hale-Bopp üstökösök több ezer éves periódusairól azt tartják, hogy az Oort-felhőből származnak. A Kuiper-övön belüli pályák viszonylag stabilak, ezért feltételezik, hogy csak néhány üstökös származik onnan. A szétszórt korong viszont dinamikusan aktív, és sokkal valószínűbb származási helye az üstökösöknek. Az üstökösök a szétszórt korongból kimozdulnak a külső bolygók gömbjébe, és kentauroknak nevezett tárgyakká válnak . Ezután a kentaurok belső pályára lépnek, és rövid periódusú üstökösökké válnak.
A rövid periódusú üstökösöknek két fő családja van: a Jupiter család ( 5 AU-nál kisebb félnagy tengelyekkel ) és a Neptun család, vagy a Halley család (ezt a nevet azért adták, mert pályájuk hasonló a pályájukhoz Halley-üstökös ). A Neptun-családba tartozó üstökösök szokatlanok, mert bár rövid periódusúak, elsődleges származási régiójuk az Oort-felhő, nem pedig egy szétszórt korong. A pályájuk alapján úgy gondolják, hogy hosszú periódusú üstökösök voltak, majd az óriásbolygók gravitációja elfogta őket, és a Naprendszer belső területére irányították őket. Ez a folyamat a Jupiter család üstököseinek jelentős részének pályáját is befolyásolhatta, bár ezeknek az üstökösöknek a többsége a feltételezések szerint egy szétszórt korongból származik.
Oort megjegyezte, hogy a visszatérő üstökösök száma jóval kisebb, mint amit a modellje jósolt, és ez a probléma még mindig nem megoldott. Semmilyen ismert dinamikus folyamat nem magyarázza meg a megfigyelt üstökösök kisebb számát. Ennek az eltérésnek a hipotézisei a következők: üstökösök pusztulása árapály-erők, ütközések vagy felmelegedés következtében; minden illékony anyag elvesztése, aminek következtében egyes üstökösök észlelhetetlenné válnak, vagy szigetelő kéreg képződik a felszínen. Az Oort-felhő-üstökösökön végzett hosszú távú tanulmányok kimutatták, hogy a külső bolygók régiójában előfordulásuk többszöröse, mint a belső bolygók régiójában. Ezt az eltérést a Jupiter vonzása okozhatja, amely egyfajta akadályként működik, csapdába ejti a bejövő üstökösöket, és összeütközést okoz vele, ahogy az 1994 -ben a Shoemaker-Levy 9 üstökös esetében is történt.
Úgy gondolják, hogy a legtöbb üstökös Nap közelében látható jelenlegi helyzete az Oort-felhő gravitációs torzításának köszönhető, amelyet a Tejútrendszer által okozott árapály-erők okoznak . Ahogyan a Hold árapály-ereje meghajlítja és meggörbíti a Föld óceánjait, és az árapályok apályt és dagályt okoznak, ugyanúgy a galaktikus árapály-erők meghajlítják és meghajlítják a külső naprendszerben lévő testek pályáit, és a napközepe felé húzzák őket. Galaxy. A belső Naprendszerben ezek a hatások elhanyagolhatóak a Nap gravitációjához képest. A külső Naprendszerben azonban a Nap gravitációja sokkal gyengébb, és a Tejútrendszer gravitációs mezőjének gradiense sokkal jelentősebb szerepet játszik. Ennek a gradiensnek köszönhetően a galaktikus árapály-erők torzíthatják a gömb alakú Oort-felhőt, a felhőt a galaktikus középpontja felé nyújtva, és a másik két tengely mentén összenyomhatják. Ezek a gyenge galaktikus zavarok elegendőek lehetnek ahhoz, hogy az Oort felhőobjektumokat elmozdítsák pályájukról a Nap felé. Azt a távolságot, amelynél a Nap gravitációs ereje átadja helyét a galaktikus dagálynak, az árapály csonkolási sugarának nevezzük. 100 000 - 200 000 AU sugarú körben található. e. és az Oort-felhő külső határát jelöli.
Egyes tudósok a következő elméletet terjesztették elő: talán a galaktikus árapály-erők hozzájárultak az Oort-felhő kialakulásához, növelve a nagy aféliummal rendelkező planetezimálok perihéliumát . A galaktikus dagály hatásai nagyon összetettek, és erősen függnek a bolygórendszer egyes objektumainak viselkedésétől. A kumulatív hatás azonban meglehetősen jelentős lehet: az Oort-felhőből származó üstökösök akár 90%-át a galaktikus árapály okozhatja. A megfigyelhető, hosszú periódusú üstökösök pályájának statisztikai modelljei azt mutatják, hogy a galaktikus dagály az orbitális perturbációk fő forrása, amely a belső Naprendszer felé tolja el őket.
A hosszú periódusú üstökösökön kívül mindössze öt ismert objektumnak van olyan pályája, amely az Oort-felhőhöz való tartozásra utal: Sedna , 2000 CR 105 , 2006 SQ 372 , 2008 KV 42 és 2012 VP 113 . Az első kettő és az utolsó, a szórt korong objektumaitól eltérően, a Neptunusz gravitációs hatókörén kívül található perihéliummal rendelkezik, így pályájuk nem magyarázható az óriásbolygók perturbációival [30] . Ha jelenlegi helyükön alakultak ki, pályájuk kezdetben kör alakú lehetett. Más körülmények között az akkréció (kis testek nagy testté való kombinációja) nem lenne lehetséges, mert a planetezimálok közötti nagy relatív sebességek túlságosan romboló hatásúak lennének [31] . Modern elliptikus pályájuk a következő hipotézisekkel magyarázható:
A befogás és a "felemelkedés" hipotézisei leginkább összhangban vannak a megfigyelésekkel [6] .
2008. augusztus 18- án a "Sloan Digital Sky Survey: Asteroids in Cosmology" című konferencián a Washingtoni Egyetem csillagászai bizonyítékokat mutattak be a 2006 SQ 372 transz-neptunusz objektum eredetéről a belső Oort felhőből [33] .
Egyes csillagászok a Sednát és a 2000 CR 105 -öt "kibővített szétszórt korongnak " minősítik, nem pedig a belső Oort-felhőnek.
Szám | Név | Egyenlítői átmérő, km | Perihelion , a. e. | Aphelios , a. e. | Nyitás éve | úttörők |
---|---|---|---|---|---|---|
90377 | Sedna | 995 | 76.1 | 892 | 2003 | Brown , Trujillo , Rabinowitz |
148209 | 2000 CR 105 | ≈250 | 44.3 | 397 | 2000 | Lowell Obszervatórium |
308933 | 2006 SQ372 | 50-100 | 24.156 | 2005.38 | 2006 | Sloan Digital Sky felmérés |
— | 2008 KV42 | 58.9 | 20.217 | 71,760 | 2008 | " Kanada-Francia-Hawaii távcső " |
— | 2012 VP 113 | 595 | 80.6 | 446 | 2012 | " Cerro Tololo Amerika-közi Obszervatórium " |
Egyes vélemények szerint az Oort-felhő az egyetlen valószínű forrása az üstökösöknek, amelyek rendszeres időközönként ütköznek a Földdel. Lisa Randall amerikai asztrofizikus úgy véli, hogy a Föld bioszférájában a tömeges kihalások periodikussága összefügg az Oort-felhő hatásával [34] .
Naprendszer | |
---|---|
Központi csillag és bolygók | |
törpebolygók | Ceres Plútó Haumea Makemake Eris Jelöltek Sedna Orc Quaoar Gun-gun 2002 MS 4 |
Nagy műholdak | |
Műholdak / gyűrűk | Föld / ∅ Mars Jupiter / ∅ Szaturnusz / ∅ Uránusz / ∅ Neptunusz / ∅ Plútó / ∅ Haumea Makemake Eris Jelöltek kardszárnyú delfin quawara |
Elsőként felfedezett aszteroidák | |
Kis testek | |
mesterséges tárgyak | |
Hipotetikus tárgyak |
|
Plutoidok ( transz- neptuni törpebolygók ) és plutoidjelöltek | |
---|---|
Kuiper öv | |
Szétszórt lemez | |
Lásd még | |
A dőlt betűs plutoidok hivatalos plutoid státuszúak. |
Üstökösök | ||
---|---|---|
Szerkezet | ||
Típusok | ||
Listák | ||
Lásd még |
|
Szótárak és enciklopédiák | |
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |