Oortův oblak [1] (také Epik-Oortův oblak [2] ) je hypotetická sférická oblast sluneční soustavy , která je zdrojem dlouhoperiodických komet . Instrumentálně nebyla existence Oortova oblaku potvrzena, ale mnoho nepřímých faktů ukazuje na jeho existenci.
Odhadovaná vzdálenost k vnějším hranicím Oortova oblaku od Slunce je mezi 50 000 a 100 000 AU . e. [3] je přibližně světelný rok . To je asi čtvrtina vzdálenosti od Proximy Centauri , nejbližší hvězdy ke Slunci. Kuiperův pás a rozptýlený disk , dvě další známé oblasti transneptunských objektů , mají asi tisíckrát menší průměr než Oortův oblak. Vnější hranice Oortova oblaku určuje gravitační hranici sluneční soustavy [4] - sféra Hill , definovaná pro sluneční soustavu na 2 st. rok .
Předpokládá se, že Oortův oblak zahrnuje dvě oddělené oblasti: sférický vnější Oortův oblak a vnitřní diskovitý Oortův oblak. Objekty v Oortově oblaku jsou z velké části složeny z vody, čpavku a metanového ledu. Astronomové se domnívají, že objekty, které tvoří Oortův oblak, se zformovaly v blízkosti Slunce a byly rozptýleny daleko do vesmíru gravitačními účinky obřích planet na počátku vývoje sluneční soustavy [3] .
Ačkoli nebyla potvrzena žádná přímá pozorování Oortova oblaku, astronomové se domnívají, že je zdrojem všech dlouhoperiodických komet a komet Halleyova typu přilétajících do sluneční soustavy, stejně jako mnoha kentaurů a komet z rodiny Jupiterů [5 ] . Vnější část Oortova oblaku je přibližnou hranicí sluneční soustavy a může být snadno ovlivněna gravitačními silami jak procházejících hvězd, tak samotné Galaxie . Tyto síly někdy způsobují, že komety směřují do centrální části sluneční soustavy [3] . Krátkoperiodické komety mohou na základě svých drah pocházet nejen z rozptýleného disku , ale také z Oortova oblaku [3] [5] . Ačkoli Kuiperův pás a vzdálenější rozptýlený disk byly pozorovány a měřeny, pouze pět známých objektů bylo údajně považováno za objekty Oortova oblaku pro roky 2004-2008: Sedna , 2000 CR 105 , 2006 SQ 372 , 2008 KV 42 a 2012 VP 113 [6] [7] . Následně byly objeveny další takové objekty, jako C/2014 UN271 . Existují také nepotvrzené hypotézy o existenci na vnitřní hranici Oortova oblaku (30 tisíc AU) plynného obra planety Tyche a případně jakékoli další " planety X ", a za jejími vnějšími hranicemi - satelitní hvězda Slunce Nemesis .
Myšlenku existence takového oblaku poprvé předložil estonský astronom Ernst Epik v roce 1932 [8] . V 50. letech 20. století tuto myšlenku nezávisle na sobě předložil nizozemský astrofyzik Jan Oort jako prostředek řešení paradoxu [9] křehkosti komet (rozpadnou se v důsledku vypařování v blízkosti perihelia, pokud se nevytvoří kůra netěkavé hmoty ) a nestabilita jejich drah (padnou na Slunce nebo planetu nebo je vymrští ze sluneční soustavy). Komety se zřejmě zachovaly v „oblaku“, velmi vzdáleném od Slunce [9] [10] [11] .
Existují dvě třídy komet: komety s krátkou periodou a komety s dlouhou periodou. Krátkoperiodické komety mají oběžné dráhy relativně blízko Slunce, s periodou kratší než 200 let a malým sklonem k rovině ekliptiky .
Oort poznamenal, že u dlouhoperiodických komet je vrchol v distribuci afélií - ≈ 20 000 AU. e. (3 biliony km), což naznačuje v této vzdálenosti oblak komet s kulovým, izotropním rozložením (protože dlouhoperiodické komety se objevují ze všech sklonů) [11] . Poměrně vzácné komety s drahami menšími než 10 000 AU. e. pravděpodobně prošli jednou nebo vícekrát sluneční soustavou, a proto mají oběžné dráhy komprimované gravitací planet [11] .
Oortův oblak je tvořen hypotetickým
Modely předpovídají, že ve vnitřním oblaku je desítky či stokrát více kometárních jader než ve vnějším [12] [13] [14] ; je považován za možný zdroj nových komet k doplnění relativně skrovného vnějšího oblaku, protože se postupně vyčerpává. Hillsův oblak vysvětluje tak dlouhou existenci Oortova oblaku po miliardy let [15] .
Předpokládá se, že vnější Oortův oblak obsahuje několik bilionů kometárních jader větších než asi 1,3 km [3] (asi 500 miliard s absolutní magnitudou jasnější než 10,9), s průměrnou vzdáleností mezi kometami několik desítek milionů kilometrů [5] [ 16] . Její celková hmotnost není spolehlivě známa, ale za předpokladu, že Halleyova kometa je vhodným prototypem pro všechny komety ve vnějším Oortově oblaku, odhadovaná celková hmotnost je 3⋅1025 kg , tedy asi pětinásobek hmotnosti Země [3] [17 ] . Dříve se předpokládalo, že oblak je masivnější (až 380 hmotností Země) [18] , ale nedávné poznatky o distribuci velikosti dlouhoperiodických komet vedly k mnohem nižším odhadům. Hmotnost vnitřního Oortova oblaku je v současnosti neznámá.
Na základě studií komet lze předpokládat, že naprostá většina objektů Oortova oblaku se skládá z různých ledů tvořených látkami jako je voda, metan , ethan , oxid uhelnatý a kyanovodík [19] . Nicméně objev 1996 PW , asteroidu s oběžnou dráhou typičtější pro dlouhoperiodické komety, naznačuje, že v Oortově oblaku mohou být kamenné objekty [20] . Analýza poměru izotopů uhlíku a dusíku v kometách Oortova oblaku a Jupiterovy rodiny ukazuje jen malé rozdíly, a to i přes jejich velmi izolované oblasti původu. Z toho vyplývá, že objekty těchto oblastí pocházejí z původního protosolárního oblaku [21] . Tento závěr podporují i studie velikosti částic v kometách Oortova oblaku [22] a studie srážky vesmírné sondy Deep Impact s kometou Tempel 1 patřící do rodiny Jupiterů [23] .
Předpokládá se, že Oortův oblak je pozůstatkem původního protoplanetárního disku , který se zformoval kolem Slunce přibližně před 4,6 miliardami let [3] . Podle široce přijímané hypotézy se objekty Oortova mračna původně vytvořily mnohem blíže ke Slunci ve stejném procesu, který tvořil planety i asteroidy , ale gravitační interakce s mladými obřími planetami, jako je Jupiter, uvrhla tyto objekty na extrémně eliptické dráhy nebo parabolické dráhy [ 3] [24] . Simulace vývoje Oortova oblaku od počátků Sluneční soustavy do současného období ukazují, že hmotnost oblaku vyvrcholila přibližně 800 milionů let po zformování, protože rychlost narůstání a srážek se zpomalila a rychlost vyčerpání oblačnosti začala klesat. předběhnout rychlost doplňování [3] .
Model Julia Ángela Fernándeze naznačuje, že rozptýlený disk , který je hlavním zdrojem krátkoperiodických komet ve Sluneční soustavě, by mohl být také hlavním zdrojem objektů Oortova oblaku. Podle modelu je přibližně polovina objektů v rozptýleném disku posunuta směrem ven do Oortova oblaku, zatímco čtvrtina je posunuta dovnitř na oběžnou dráhu Jupitera a čtvrtina je vyvržena na hyperbolické dráhy . Rozptýlený disk může stále dodávat materiál do Oortova oblaku [25] . V důsledku toho jedna třetina současných rozptýlených diskových objektů pravděpodobně za 2,5 miliardy let spadne do Oortova oblaku [26] .
Počítačové modely ukazují, že dopady kometárního materiálu během období formování hrály mnohem větší roli, než se dříve předpokládalo. Podle těchto modelů byl počet kolizí v rané historii Sluneční soustavy tak vysoký, že většina komet byla zničena dříve, než dosáhly Oortova oblaku. Proto je současná kumulativní hmotnost Oortova oblaku mnohem menší, než se dříve myslelo [27] . Odhadovaná hmotnost oblaku je pouze malá část vyvrženého materiálu, 50-100 hmotností Země [3] .
Gravitační interakce s blízkými hvězdami a galaktickými slapovými silami změnily oběžné dráhy komet tak, aby byly kruhovější. To vysvětluje téměř kulovitý tvar vnějšího Oortova oblaku [3] . A Hillsův oblak, který je více spojený se Sluncem, by měl časem získat kulový tvar. Nedávné studie ukázaly, že vznik Oortova oblaku je jistě v souladu s hypotézou, že sluneční soustava vznikla jako součást hvězdokupy 200-400 hvězd. Tyto rané blízké hvězdy pravděpodobně hrály roli při formování mračna, protože počet blízkých průchodů hvězd v kupě byl mnohem vyšší než dnes, což vedlo k mnohem častějším poruchám [28] .
Výsledky studia spektra mezihvězdné komety C/2019 Q4 (Borisov) ukazují, že komety v jiných planetárních soustavách mohou vznikat v důsledku procesů podobných těm, které vedly ke vzniku komet v Oortově oblaku [29 ] .
Předpokládá se, že komety mají ve sluneční soustavě dvě odlišné oblasti původu. Obvykle se předpokládá, že krátkoperiodické komety (s periodami až 200 let) pocházejí z Kuiperova pásu nebo Rozptýleného disku, dvou spojených plochých disků ledového materiálu začínajících na oběžné dráze Pluta kolem 38 AU. e. a společně dosahující až 100 a.u. e. ze Slunce. Na druhé straně se předpokládá, že dlouhoperiodické komety, jako je Hale-Boppova kometa , s periodami tisíců let, pocházejí z Oortova oblaku. Dráhy v Kuiperově pásu jsou relativně stabilní, a proto se předpokládá, že odtud pochází pouze několik komet. Rozptýlený disk je naproti tomu dynamicky aktivní a je mnohem pravděpodobnějším místem vzniku komet. Komety se pohybují z rozptýleného disku do sféry vnějších planet a stávají se objekty známými jako kentauři . Poté se kentauři přesunou na vnitřní dráhy a stanou se z nich krátkoperiodické komety.
Existují dvě hlavní rodiny krátkoperiodických komet: rodina Jupiterů (s polohlavními osami menšími než 5 AU) a rodina Neptunů neboli Halleyova rodina (toto jméno je dáno kvůli podobnosti jejich drah s dráhou komet ). Halleyova kometa ). Komety z rodiny Neptunů jsou neobvyklé, protože ačkoli jsou krátkoperiodické, jejich primární oblastí původu je Oortův oblak, nikoli rozptýlený disk. Na základě jejich drah se věří, že to byly komety s dlouhou periodou a poté byly zachyceny gravitací obřích planet a přesměrovány do vnitřní oblasti sluneční soustavy. Tento proces mohl také ovlivnit dráhy významné části komet z rodiny Jupiterů, ačkoli se předpokládá, že většina těchto komet pochází z rozptýleného disku.
Oort poznamenal, že počet vracejících se komet je mnohem menší, než předpovídal jeho model, a tento problém stále není vyřešen. Žádný známý dynamický proces nemůže vysvětlit menší počet pozorovaných komet. Hypotézy pro tento rozpor jsou: zničení komet v důsledku slapových sil, srážek nebo ohřevu; ztráta všech těkavých látek, což způsobí, že se některé komety stanou nedetekovatelné nebo se na povrchu vytvoří izolační kůra. Dlouhodobé studie komet Oortova oblaku ukázaly, že jejich výskyt v oblasti vnějších planet je několikanásobně vyšší než v oblasti vnitřních planet. Tento rozpor by mohl být způsoben tahem Jupitera, který působí jako určitá bariéra, zachycuje přilétající komety a způsobuje jejich srážku s kometou, jako tomu bylo v případě komety Shoemaker-Levy 9 v roce 1994.
Předpokládá se, že současné polohy většiny komet pozorovaných v blízkosti Slunce jsou způsobeny gravitačním zkreslením Oortova oblaku slapovými silami způsobenými galaxií Mléčná dráha . Stejně jako slapové síly Měsíce ohýbají a deformují zemské oceány a způsobují příliv a odliv, stejným způsobem galaktické slapové síly ohýbají a deformují oběžné dráhy těles ve vnější sluneční soustavě a táhnou je směrem ke středu sluneční soustavy. galaxie. Ve vnitřní sluneční soustavě jsou tyto účinky ve srovnání s gravitací Slunce zanedbatelné. Ve vnější sluneční soustavě je však gravitace Slunce mnohem slabší a gradient gravitačního pole Mléčné dráhy hraje mnohem významnější roli. Díky tomuto gradientu mohou galaktické slapové síly deformovat sférický Oortův oblak, natahovat oblak směrem ke galaktickému středu a stlačovat jej podél dalších dvou os. Tyto slabé galaktické poruchy mohou stačit k vytlačení objektů Oortova oblaku z jejich drah směrem ke Slunci. Vzdálenost, ve které gravitační síla Slunce ustupuje galaktickému přílivu, se nazývá poloměr přílivu a odlivu. Nachází se v okruhu 100 000 - 200 000 AU. e. a označuje vnější hranici Oortova oblaku.
Někteří vědci předložili následující teorii: možná ke vzniku Oortova oblaku přispěly galaktické slapové síly, které zvýšily perihélium planetesimál s velkými aféliemi. Účinky galaktického přílivu jsou velmi složité a silně závisí na chování jednotlivých objektů planetární soustavy. Kumulativní efekt však může být poměrně významný: až 90 % komet z Oortova oblaku může být způsobeno galaktickým přílivem. Statistické modely drah pozorovatelných dlouhoperiodických komet ukazují, že galaktický příliv je hlavním zdrojem orbitálních poruch, které je přesouvají směrem k vnitřní sluneční soustavě.
Kromě dlouhoperiodických komet má pouze pět známých objektů dráhy, které naznačují příslušnost k Oortovu oblaku: Sedna , 2000 CR 105 , 2006 SQ 372 , 2008 KV 42 a 2012 VP 113 . První dva a poslední, na rozdíl od objektů rozptýleného disku , mají perihelia umístěná mimo gravitační dosah Neptunu, a proto jejich dráhy nelze vysvětlit poruchami obřích planet [30] . Pokud se zformovaly na svých současných místech, jejich oběžné dráhy musely být zpočátku kruhové. Za jiných okolností by akrece (sloučení malých těles do velkého) nebyla možná, protože velké relativní rychlosti mezi planetesimály by byly příliš destruktivní [31] . Jejich moderní eliptické dráhy lze vysvětlit následujícími hypotézami:
Hypotézy zachycení a „vzestupu“ nejvíce odpovídají pozorování [6] .
18. srpna 2008 na konferenci „Sloan Digital Sky Survey: Asteroids in Cosmology“ astronomové z Washingtonské univerzity předložili důkazy o původu transneptunského objektu 2006 SQ 372 z vnitřního Oortova oblaku [33] .
Někteří astronomové klasifikují Sednu a 2000 CR 105 spíše jako "expandovaný rozptýlený disk " než jako vnitřní Oortův oblak.
Číslo | název | Rovníkový průměr, km | Společnost Perihelion , a. E. | Společnost Aphelios , a. E. | Zahajovací rok | průkopníky |
---|---|---|---|---|---|---|
90377 | Sedna | 995 | 76,1 | 892 | 2003 | Hnědá , Trujillo , Rabinowitz |
148209 | 2000 CR 105 | ≈250 | 44,3 | 397 | 2000 | Lowellova observatoř |
308933 | 2006 SQ372 | 50-100 | 24,156 | 2005,38 | 2006 | Sloan Digital Sky Survey |
— | 2008 KV42 | 58,9 | 20,217 | 71,760 | 2008 | " Kanada-Francie-Havajský dalekohled " |
— | VP 113 za rok 2012 | 595 | 80,6 | 446 | 2012 | " Meziamerická observatoř Cerro Tololo " |
Existuje názor, že Oortův oblak je jediným pravděpodobným zdrojem komet, které se v pravidelných intervalech srážejí se Zemí. Americká astrofyzička Lisa Randall se domnívá, že periodicita masových vymírání v biosféře Země souvisí s vlivem Oortova oblaku [34] .
Sluneční Soustava | |
---|---|
Centrální hvězda a planety | |
trpasličí planety | Ceres Pluto Haumea Makemake Eris Kandidáti Sedna Orc Quaoar Pistole 2002 MS 4 |
Velké satelity | |
Satelity / prsteny | Země / ∅ Mars Jupiter / ∅ Saturn / ∅ Uran / ∅ Neptun / ∅ Pluto / ∅ Haumea Makemake Eris Kandidáti Orca quawara |
První objevené asteroidy | |
Malá těla | |
umělé předměty | |
Hypotetické objekty |
|
Plutoidy ( transneptunské trpasličí planety ) a kandidáti na plutoidy | |
---|---|
Kuiperův pás | |
Rozptýlený disk | |
viz také | |
Plutoidy uvedené kurzívou mají oficiální status plutoidů. |
Komety | ||
---|---|---|
Struktura | ||
Typy | ||
Seznamy | ||
viz také |
|
Slovníky a encyklopedie | |
---|---|
V bibliografických katalozích |