Oort-pilvi [1] (myös Epik-Oort-pilvi [2] ) on aurinkokunnan hypoteettinen pallomainen alue , joka on pitkän ajanjakson komeettojen lähde . Instrumentaalisesti Oort-pilven olemassaoloa ei ole vahvistettu, mutta monet epäsuorat tosiasiat viittaavat sen olemassaoloon.
Arvioitu etäisyys Oort-pilven ulkoreunoihin Auringosta on 50 000-100 000 AU . e. [3] on suunnilleen valovuosi . Tämä on noin neljännes etäisyydestä Proxima Centaurista , joka on lähimpänä aurinkoa oleva tähti. Kuiperin vyö ja hajalevy , kaksi muuta tunnettua Trans-Neptunian esineiden aluetta , ovat halkaisijaltaan noin tuhat kertaa pienempiä kuin Oort-pilvi. Oort-pilven ulkoraja määrittää aurinkokunnan gravitaatiorajan [4] – Hill-pallon , joka on määritelty aurinkokunnalle 2 st. vuosi .
Oort-pilven uskotaan sisältävän kaksi erillistä aluetta: pallomainen ulompi Oort-pilvi ja sisempi kiekon muotoinen Oort-pilvi. Oort-pilven esineet koostuvat suurelta osin vedestä, ammoniakista ja metaanijäästä. Tähtitieteilijät uskovat, että esineet, jotka muodostavat Oort-pilven, muodostuivat Auringon lähellä ja ovat sironneet kauas avaruuteen jättiläisplaneettojen gravitaatiovaikutuksista aurinkokunnan kehityksen alkuvaiheessa [3] .
Vaikka Oortin pilvestä ei ole vahvistettu suoria havaintoja, tähtitieteilijät uskovat, että se on kaikkien aurinkokuntaan saapuvien pitkäkestoisten komeettojen ja Halley - tyyppisten komeettojen sekä monien Jupiter-perheen kentaurien ja komeettojen lähde [5 ] . Oort-pilven ulkoosa on likimääräinen aurinkokunnan raja, ja siihen voivat helposti vaikuttaa sekä ohitsevien tähtien että itse galaksin gravitaatiovoimat . Nämä voimat saavat joskus komeetat suuntautumaan kohti aurinkokunnan keskiosaa [3] . Lyhyen ajanjakson komeetat voivat kiertoratojensa perusteella syntyä paitsi hajalevyltä myös Oortin pilvestä [3] [5] . Vaikka Kuiperin vyötä ja kauempaa hajallaan olevaa kiekkoa tarkkailtiin ja mitattiin, vain viisi tunnettua kohdetta pidettiin Oort-pilvikohteina vuosina 2004-2008: Sedna , 2000 CR 105 , 2006 SQ 372 , 2008 KV 422 ja ] 2101122 VP [7] . Myöhemmin on löydetty muita tällaisia esineitä, kuten C/2014 UN271 . On olemassa myös vahvistamattomia hypoteeseja kaasujättiplaneetan Tychen ja mahdollisesti muiden " Planeettien X " Oort-pilven (30 tuhatta AU) sisärajalla ja sen ulkorajojen ulkopuolella - Auringon satelliittitähden olemassaolosta. Nemesis .
Virolainen tähtitieteilijä Ernst Epik esitti ensimmäisenä idean tällaisen pilven olemassaolosta vuonna 1932 [8] . 1950-luvulla hollantilainen astrofyysikko Jan Oort esitti idean itsenäisesti keinona ratkaista komeettojen haurauden paradoksi [9] (ne hajoavat haihtumisen seurauksena lähellä periheliaa, ellei muodostu haihtumattoman aineen kuorta). ) ja niiden kiertoradan epävakaus (ne putoavat Auringon tai planeetan päälle tai sinkoutuvat aurinkokunnasta). Ilmeisesti komeetat säilyivät "pilvessä", hyvin kaukana Auringosta [9] [10] [11] .
Komeettoja on kahta luokkaa: lyhyen ajanjakson komeetat ja pitkän ajanjakson komeetat. Lyhyen ajanjakson komeetoilla on kiertoradat suhteellisen lähellä Aurinkoa, ja niiden jakso on alle 200 vuotta ja pieni kaltevuus ekliptiseen tasoon nähden .
Oort totesi, että afelian jakaumassa on huippu pitkän ajanjakson komeetoissa - ≈ 20 000 AU. e. (3 biljoonaa km), mikä viittaa tällä etäisyydellä komeettojen pilveen, jolla on pallomainen, isotrooppinen jakauma (koska pitkän ajanjakson komeettoja esiintyy kaikista kaltevuuksista) [11] . Suhteellisen harvinaisia komeettoja, joiden kiertorata on alle 10 000 AU. e. ovat luultavasti kulkeneet aurinkokunnan läpi yhden tai useamman kerran, ja siksi niiden kiertoradat ovat puristuneet planeettojen painovoiman vaikutuksesta [11] .
Oort-pilvi koostuu hypoteettisista
Mallit ennustavat, että sisäisessä pilvessä on kymmeniä tai satoja kertoja enemmän komeetan ytimiä kuin ulkopilvessä [12] [13] [14] ; Sitä pidetään mahdollisena uusien komeettojen lähteenä täydentämään suhteellisen niukkaa ulkopilviä, koska se on vähitellen loppumassa. Hills-pilvi selittää Oort-pilven niin pitkän olemassaolon miljardeja vuosia [15] .
Ulomman Oort-pilven uskotaan sisältävän useita biljoonaa komeettojen ytimiä, jotka ovat suurempia kuin noin 1,3 kilometriä [3] (noin 500 miljardia, joiden absoluuttinen magnitudi on kirkkaampi kuin 10,9), joiden keskimääräinen etäisyys komeettojen välillä on useita kymmeniä miljoonia kilometrejä [5] [ 16] . Sen kokonaismassaa ei tiedetä luotettavasti, mutta olettaen, että Halleyn komeetta on sopiva prototyyppi kaikille ulkopuolisen Oort-pilven komeetoille, arvioitu kokonaismassa on 3⋅1025 kg eli noin viisi kertaa Maan massa [3] [17 ] ] . Aikaisemmin pilven uskottiin olevan massiivisempi (jopa 380 Maan massaa) [18] , mutta viimeaikainen tieto pitkän ajanjakson komeettojen kokojakaumasta on johtanut paljon pienempiin arvioihin. Sisäisen Oort-pilven massaa ei tällä hetkellä tiedetä.
Komeettojen tutkimusten perusteella voidaan olettaa, että valtaosa Oortin pilvikappaleista koostuu erilaisista jäästä, jotka muodostuvat sellaisista aineista kuin vesi, metaani , etaani , hiilimonoksidi ja syaanivety [19] . Kuitenkin löytö 1996 PW , asteroidi, jonka kiertorata on tyypillisempi pitkäkestoisille komeetoille, viittaa siihen, että Oort-pilvessä saattaa olla kivisiä esineitä [20] . Analyysi hiili- ja typen isotooppien suhteesta sekä Oort-pilven että Jupiter-perheen komeetoissa osoittaa vain pieniä eroja, vaikka niiden alkuperäalueet ovat hyvin eristyksissä. Tästä seuraa, että näiden alueiden esineet ovat peräisin alkuperäisestä protosolaaripilvestä [21] . Tätä johtopäätöstä tukevat myös Oort-pilven komeettojen hiukkaskokoja koskevat tutkimukset [22] ja tutkimus Deep Impact -avaruusluotaimen törmäyksestä Jupiter-perheeseen kuuluvan Tempel 1 -komeetan kanssa [23] .
Oort-pilven uskotaan olevan jäännös alkuperäisestä protoplaneettalevystä , joka muodostui Auringon ympärille noin 4,6 miljardia vuotta sitten [3] . Laajalti hyväksytyn hypoteesin mukaan Oort- pilviobjektit muodostuivat alun perin paljon lähemmäksi Aurinkoa samassa prosessissa, jossa muodostivat sekä planeetat että asteroidit , mutta gravitaatiovuorovaikutus nuorten jättiläisplaneettojen, kuten Jupiterin, kanssa heitti esineet erittäin elliptisille kiertoradoille. 3] [24] . Simulaatiot Oort-pilven kehityksestä aurinkokunnan alkuperästä nykyiseen ajanjaksoon osoittavat, että pilven massa saavutti huippunsa noin 800 miljoonaa vuotta sen muodostumisen jälkeen, kun kertymis- ja törmäykset hidastuivat ja pilvien ehtyminen alkoi ohittaa täydennysnopeuden [3] .
Julio Ángel Fernándezin malli ehdottaa, että hajallaan oleva levy , joka on aurinkokunnan lyhytaikaisten komeettojen päälähde, voisi olla myös Oort-pilviobjektien päälähde. Mallin mukaan noin puolet hajallaan olevan levyn esineistä siirtyy ulospäin Oort-pilveen, kun taas neljäsosa siirtyy sisäänpäin Jupiterin kiertoradalle ja neljäsosa sinkoutuu hyperbolisille kiertoradalle . Hajallaan oleva levy saattaa edelleen toimittaa materiaalia Oort-pilveen [25] . Tämän seurauksena kolmasosa nykyisistä hajallaan olevista levyobjekteista putoaa Oort-pilveen 2,5 miljardin vuoden kuluttua [26] .
Tietokonemallit osoittavat, että komeetan materiaalin vaikutuksilla muodostumiskaudella oli paljon suurempi rooli kuin aiemmin uskottiin. Näiden mallien mukaan törmäysten määrä aurinkokunnan alkuhistoriassa oli niin suuri, että useimmat komeetat tuhoutuivat ennen kuin ne saavuttivat Oort-pilven. Siksi Oort-pilven nykyinen kumulatiivinen massa on paljon pienempi kuin koskaan luullaan [27] . Pilven arvioitu massa on vain pieni osa sinkoutuvasta materiaalista, 50-100 Maan massaa [3] .
Gravitaatiovuorovaikutukset lähellä olevien tähtien ja galaktisten vuorovesivoimien kanssa ovat muuttaneet komeettojen kiertoradat tehdäkseen niistä pyöreämpiä. Tämä selittää ulomman Oort-pilven lähes pallomaisen muodon [3] . Ja Hills-pilven, joka on enemmän yhteydessä aurinkoon, pitäisi lopulta saada pallomainen muoto. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että Oort-pilven muodostuminen on varmasti yhdenmukainen sen hypoteesin kanssa, että aurinkokunta muodostui osana 200-400 tähden tähtijoukkoa . Näillä varhaisilla lähellä sijaitsevilla tähdillä oli todennäköisesti rooli pilven muodostumisessa, koska tähtien läheisten kulkureittien määrä klusterin sisällä oli paljon suurempi kuin nykyään, mikä johti paljon useammin esiintyviin häiriöihin [28] .
Tähtienvälisen komeetan C/2019 Q4 (Borisov) spektritutkimuksen tulokset osoittavat, että muiden planeettajärjestelmien komeettoja voi muodostua samankaltaisten prosessien seurauksena kuin ne, jotka johtivat komeettojen muodostumiseen Oort-pilvessä [29 ] .
Komeetoilla uskotaan olevan kaksi erillistä alkuperäaluetta aurinkokunnassa. Lyhyen ajanjakson komeettojen (jopa 200 vuoden jaksojen) uskotaan yleisesti olevan peräisin Kuiperin vyöhykkeeltä tai hajalevyltä, jotka ovat kaksi toisiinsa liitettyä litteää jäistä materiaalia, jotka alkavat Pluton kiertoradalla noin 38 AU. e. ja yhteisesti 100 a.u. esim. auringosta. Pitkäaikaisten komeettojen, kuten Hale-Bopp -komeettojen, joiden jaksot ovat tuhansia vuosia, uskotaan puolestaan olevan peräisin Oortin pilvestä. Kuiper-vyöhykkeen kiertoradat ovat suhteellisen vakaita, ja siksi vain muutaman komeetan uskotaan olevan peräisin sieltä. Hajallaan oleva levy on toisaalta dynaamisesti aktiivinen ja on paljon todennäköisempi komeettojen lähtöpaikka. Komeetat siirtyvät hajallaan olevasta levystä ulkoplaneettojen sfääriin, ja niistä tulee kentaureina tunnetut esineet . Sitten kentaurit siirtyvät sisäisille kiertoradoille ja niistä tulee lyhytaikaisia komeettoja.
Lyhytjaksoisia komeettoja on kaksi pääperhettä: Jupiter-perhe (joiden puolisuurakselit ovat alle 5 AU) ja Neptunus-perhe tai Halley-perhe (tämä nimi on annettu, koska niiden kiertoradat ovat samankaltaisia Halleyn komeetta ). Neptunus-perheen komeetat ovat epätavallisia, koska vaikka ne ovat lyhytjaksoisia, niiden ensisijainen alkuperäalue on Oort-pilvi, ei hajallaan oleva levy. Niiden kiertoradan perusteella uskotaan, että ne olivat pitkän ajanjakson komeettoja, jotka jättimäisten planeettojen painovoima vangitsi ne ja ohjattiin uudelleen aurinkokunnan sisäalueelle. Tämä prosessi on saattanut vaikuttaa myös merkittävän osan Jupiter-perheen komeettojen kiertoradoihin, vaikka useimpien komeettojen uskotaan syntyneen hajallaan olevalta levyltä.
Oort huomautti, että palaavien komeettojen määrä on paljon pienempi kuin hänen mallinsa ennusti, eikä tätä ongelmaa ole vieläkään ratkaistu. Mikään tunnettu dynaaminen prosessi ei voi selittää havaittujen komeettojen pienempää määrää. Tämän ristiriidan hypoteesit ovat: komeettojen tuhoutuminen vuorovesivoimien, törmäysten tai kuumenemisen vuoksi; kaikkien haihtuvien aineiden häviäminen, jolloin jotkut komeetat muuttuvat havaitsemattomiksi tai muodostavat eristävän kuoren pinnalle. Pitkäaikaiset tutkimukset Oort-pilvikomeetoista ovat osoittaneet, että niiden runsaus ulkoplaneettojen alueella on useita kertoja suurempi kuin sisäplaneettojen alueella. Tämä ero voi johtua Jupiterin vetovoimasta, joka toimii eräänlaisena esteenä, vangiten saapuvat komeetat ja saattamalla ne törmäämään siihen, kuten tapahtui Comet Shoemaker-Levy 9 :n kanssa vuonna 1994.
Useimpien Auringon lähellä nähtyjen komeettojen nykyisen sijainnin uskotaan johtuvan Linnunradan galaksin aiheuttamista vuorovesivoimien aiheuttamasta Oort-pilven gravitaatiovääristyksestä . Aivan kuten Kuun vuorovesivoimat taipuvat ja vääntelevät Maan valtameriä aiheuttaen vuoroveden laskeutumista ja virtausta, samalla tavalla galaktiset vuorovesivoimat taivuttavat ja vääntelevät ulomman aurinkokunnan kappaleiden kiertoradat vetämällä niitä kohti aurinkokunnan keskustaa. Galaxy. Aurinkokunnan sisäisessä järjestelmässä nämä vaikutukset ovat mitättömiä verrattuna Auringon painovoimaan. Ulkoisessa aurinkokunnassa Auringon painovoima on kuitenkin paljon heikompi ja Linnunradan gravitaatiokentän gradientilla on paljon merkittävämpi rooli. Tämän gradientin ansiosta galaktiset vuorovesivoimat voivat vääristää pallomaista Oort-pilveä venyttäen pilven galaksin keskustaa kohti ja puristaen sitä kahta muuta akselia pitkin. Nämä heikot galaktiset häiriöt voivat olla riittäviä siirtämään Oort-pilviobjektit kiertoradalta kohti aurinkoa. Etäisyyttä, jolla Auringon gravitaatiovoima väistyy galaktiselle vuorovedelle, kutsutaan vuoroveden lyhennyssäteeksi. Se sijaitsee 100 000 - 200 000 AU:n säteellä. e. ja merkitsee Oort-pilven ulkorajaa.
Jotkut tutkijat esittivät seuraavan teorian: ehkä galaktiset vuorovesivoimat vaikuttivat Oort-pilven muodostumiseen, mikä lisäsi suuria afeliaa sisältävien planetesimaalien periheliaa. Galaktisen vuoroveden vaikutukset ovat hyvin monimutkaisia ja riippuvat voimakkaasti planeettajärjestelmän yksittäisten esineiden käyttäytymisestä. Kumulatiivinen vaikutus voi kuitenkin olla varsin merkittävä: jopa 90 % Oort-pilven komeetoista voi olla galaktisen vuoroveden aiheuttamia. Tilastolliset mallit havainnoitavien pitkän ajanjakson komeettojen kiertoradoista osoittavat, että galaktinen vuorovesi on tärkein kiertoradan häiriöiden lähde, joka siirtää ne kohti sisäistä aurinkokuntaa.
Pitkäaikaisten komeettojen lisäksi vain viidellä tunnetulla esineellä on kiertoradat, jotka viittaavat Oort-pilveen: Sedna , 2000 CR 105 , 2006 SQ 372 , 2008 KV 42 ja 2012 VP 113 . Kahdella ensimmäisellä ja viimeisellä, toisin kuin hajallaan olevan kiekon kohteissa , on perihelia, joka sijaitsee Neptunuksen gravitaatioalueen ulkopuolella, joten niiden kiertoratoja ei voida selittää jättiläisplaneettojen häiriöillä [30] . Jos ne muodostuivat nykyiselle paikalleen, niiden kiertoradan on täytynyt olla alun perin pyöreitä. Muissa olosuhteissa akkretoituminen (pienten kappaleiden yhdistäminen suureksi) ei olisi mahdollista, koska suuret suhteelliset nopeudet planetesimaalien välillä olisivat liian tuhoisia [31] . Niiden nykyaikaiset elliptiset kiertoradat voidaan selittää seuraavilla hypoteeseilla:
Sieppaus- ja "kohoamis"-hypoteesit ovat havaintojen mukaisia [6] .
18. elokuuta 2008 konferenssissa "Sloan Digital Sky Survey: Asteroids in Cosmology" Washingtonin yliopiston tähtitieteilijät esittelivät todisteita Trans-Neptunian objektin 2006 SQ 372 alkuperästä Oortin sisäisestä pilvestä [33] .
Jotkut tähtitieteilijät luokittelevat Sednan ja 2000 CR 105 :n "laajennetuksi hajallaan levyksi " mieluummin kuin sisäiseksi Oort-pilveksi.
Määrä | Nimi | Päiväntasaajan halkaisija, km | Perihelion , a. e. | Aphelios , a. e. | Avausvuosi | pioneereja |
---|---|---|---|---|---|---|
90377 | Sedna | 995 | 76.1 | 892 | 2003 | Brown , Trujillo , Rabinowitz |
148209 | 2000 CR 105 | ≈250 | 44.3 | 397 | 2000 | Lowellin observatorio |
308933 | 2006 SQ372 | 50-100 | 24.156 | 2005.38 | 2006 | Sloan Digital Sky Survey |
— | 2008 KV42 | 58.9 | 20.217 | 71,760 | 2008 | " Kanada-Ranska-Hawaii-teleskooppi " |
— | 2012 VP 113 | 595 | 80.6 | 446 | 2012 | " Cerro Tololo Inter-American Observatory " |
On olemassa mielipide, että Oort-pilvi on ainoa todennäköinen komeettojen lähde, jotka törmäävät Maahan säännöllisin väliajoin. Amerikkalainen astrofyysikko Lisa Randall uskoo, että massasukupuuttojen jaksollisuus Maan biosfäärissä liittyy Oort-pilven vaikutukseen [34] .
aurinkokunta | |
---|---|
Keskitähti ja planeetat _ | |
kääpiöplaneetat | Ceres Pluto Haumea Makemake Eris Ehdokkaat Sedna Orc Quaoar Ase-ase 2002 MS 4 |
Suuret satelliitit | |
Satelliitit / renkaat | Maa / ∅ Mars Jupiter / ∅ Saturnus / ∅ Uranus / ∅ Neptunus / ∅ Pluto / ∅ Haumea Makemake Eris Ehdokkaat Orca quawara |
Ensimmäiset löydetyt asteroidit | |
Pienet ruumiit | |
keinotekoisia esineitä | |
Hypoteettiset esineet |
|
Plutoidit ( trans-Neptunin kääpiöplaneetat ) ja plutoidiehdokkaat | |
---|---|
Kuiperin vyöhyke | |
Hajallaan oleva levy | |
Katso myös |
|
Kursiivilla merkityillä plutoideilla on virallinen plutoidiasema. |
Komeetat | ||
---|---|---|
Rakenne | ||
Tyypit | ||
Luettelot | ||
Katso myös |
|
Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |
|