Po tisíce let astronomové sledovali, jak se komety pohybují blízko Země a rozsvítí noční oblohu. Časem tato pozorování vedla k řadě paradoxů. Například, odkud tyto komety přicházely? A pokud se jejich povrchový materiál odpařuje, když se přibližují ke Slunci (a vytvářejí tak své slavné halo), musí se formovat dále, kde by po většinu svých životů existovaly.
Časem tato pozorování vedla k teorii, že daleko za Sluncem a planetami existuje velký oblak ledového materiálu a skály, odkud pochází většina těchto komet. Tato existence tohoto cloudu, který je znám jako Oortův mrak (po svém hlavním teoretickém zakladateli), zůstává neprokázaná. Ale z mnoha krátkých a dlouhodobých komet, o nichž se věří, že pocházejí, se astronomové hodně naučili o struktuře a složení.
Definice:
Oortův mrak je teoretický sférický mrak převážně ledových planetesimálů, o kterém se předpokládá, že obklopuje Slunce ve vzdálenosti až asi 100 000 AU (2 ly). Tím se staví do mezihvězdného prostoru, mimo Sluneční heliosféru, kde definuje kosmologickou hranici mezi Sluneční soustavou a oblastí gravitační dominance Slunce.
Stejně jako Kuiperův pás a rozptýlený disk, Oortův mrak je rezervoárem transneptunských objektů, i když je více než tisíckrát vzdálenější od našeho Slunce jako tyto dva. Myšlenku cloudového ledového infinitesimalu poprvé navrhl v roce 1932 estonský astronom Ernst Öpik, který předpokládal, že dlouhodobé komety vznikly v oblačném oblaku na vnějším okraji Sluneční soustavy.
V roce 1950 byl koncept vzkříšen Janem Oortem, který nezávisle předpokládal jeho existenci, aby vysvětlil chování dlouhodobých komet. Ačkoli to nebylo dosud prokázáno přímým pozorováním, existence Oortova oblaku je ve vědecké komunitě všeobecně přijímána.
Struktura a složení:
Předpokládá se, že Oortův mrak se rozprostírá od 2 000 do 5 000 AU (0,03 a 0,08 ly) až do 50 000 AU (0,79 ly) od Slunce, i když některé odhady umístí vnější okraj až do 100 000 a 200 000 AU (1,58 a 3,16 ly). O cloudu se uvažuje, že se skládá ze dvou oblastí - sférického vnějšího Oortova oblaku o velikosti 20 000 - 50 000 AU (0,32 - 0,79 ly) a diskového tvaru Oortova (nebo kopce) cloudu o velikosti 2 000 - 20 000 AU (0,03 - 0,32 ly) .
Vnější Oortův oblak může mít biliony objektů větších než 1 km (0,62 mi) a miliardy, které měří průměr 20 kilometrů (12 mi). Jeho celková hmotnost není známa, ale - za předpokladu, že Halleyova kometa je typickým znázorněním vnějších objektů Oort Cloud, má společnou hmotnost zhruba 3 × 1025 kilogramů (6,6 × 1025 liber) nebo pět Zemí.
Na základě analýz minulých komet se převážná většina objektů Oort Cloud skládá z ledových těkavých látek - jako je voda, metan, ethan, oxid uhelnatý, kyanovodík a amoniak. Vzhled asteroidů, o nichž se předpokládá, že pocházejí z Oortova oblaku, také podnítil teoretický výzkum, který naznačuje, že populace se skládá z 1–2% asteroidů.
Předchozí odhady umísťovaly svou hmotu až na 380 hmotností Země, ale lepší znalost distribuce velikostí dlouhodobých komet vedla k nižším odhadům. Hmota vnitřního Oortova mraku zatím musí být charakterizována. Obsah Kuiperova pásu a Oortova oblaku je známý jako transneptunské objekty (TNO), protože objekty obou regionů mají oběžné dráhy, které jsou dále od Slunce než Neptunova orbita.
Původ:
Oortův mrak je považován za zbytek původního protoplanetárního disku, který se vytvořil kolem Slunce přibližně před 4,6 miliardami let. Nejvíce široce přijímanou hypotézou je, že objekty Oortova mraku se zpočátku spojily mnohem blíže ke Slunci jako součást stejného procesu, který tvořil planety a menší planety, ale gravitační interakce s mladými plynovými giganty, jako je Jupiter, je vyvrhla do extrémně dlouhého eliptického nebo parabolické oběžné dráhy.
Nedávný výzkum NASA naznačuje, že velké množství Oortových cloudových objektů je produktem výměny materiálů mezi Sluncem a jeho sourozeneckými hvězdami, když se formovaly a driftovaly od sebe. Rovněž se navrhuje, aby mnoho - možná většina - cloudových objektů Oort nebylo vytvořeno v těsné blízkosti Slunce.
Alessandro Morbidelli z Observatoire de la Cote d'Azur provedl simulace vývoje Oortova oblaku od počátků sluneční soustavy po současnost. Tyto simulace naznačují, že gravitační interakce s blízkými hvězdami a galaktickými přílivy modifikovala kometární dráhy tak, aby byly kruhové. Toto je nabídnuto jako vysvětlení, proč vnější Oortův mrak má téměř kulovitý tvar, zatímco Hillsův oblak, který je pevněji vázán na Slunce, nezískal sférický tvar.
Nedávné studie ukázaly, že utváření Oortova mraku je široce kompatibilní s hypotézou, že Sluneční soustava vznikla jako součást vloženého shluku 200–400 hvězd. Tyto hvězdné hvězdy pravděpodobně hrály roli ve formaci mraku, protože počet blízkých hvězdných průchodů v kupě byl mnohem vyšší než dnes, což vedlo k mnohem častějším poruchám.
Komety:
Předpokládá se, že komety mají ve Sluneční soustavě dva výchozí body. Začínají jako nekonečna v Oortově mračnu a pak se stávají komety, když kolem nich hvězdy vyrazí některé z jejich orbit a pošlou na dlouhodobou orbitu, která je vezme do vnitřní sluneční soustavy a znovu ven.
Krátkodobé komety mají oběžné dráhy, které trvají až dvě stě let, zatímco oběžné dráhy dlouhodobých komet mohou trvat tisíce let. Zatímco se předpokládá, že komety s krátkým obdobím vznikly buď z Kuiperova pásu nebo z rozptýlených disků, akceptovanou hypotézou je, že komety s dlouhým obdobím pocházejí z Oortova mraku. Z tohoto pravidla však existují výjimky.
Například existují dvě hlavní varianty krátkodobé komety: komety rodiny Jupiter a komety Halley. Halleyovy rodinné komety, pojmenované podle jejich prototypu (Halleyova kometa), jsou neobvyklé v tom, že ačkoli jsou krátké v období, věří se, že pocházejí z Oortova mraku. Na základě jejich oběžných drah se navrhuje, aby to byly kdysi dlouhodobé komety, které byly zachyceny gravitací plynového obra a poslány do vnitřní sluneční soustavy.
Průzkum:
Protože Oortův mrak je mnohem dál než Kuiperův pás, zůstal region neprozkoumaný a do značné míry nedokumentovaný. Vesmírné sondy se musí ještě dostat do oblasti Oortova oblaku a Voyager 1 - nejrychlejší a nejvzdálenější z meziplanetárních vesmírných sond, které v současné době opouštějí sluneční soustavu - není pravděpodobné, že by o tom poskytly jakékoli informace.
Při současné rychlosti Voyager 1 dosáhne Oortova oblaku asi za 300 let a bude to trvat asi 30 000 let. Do roku 2025 však radioizotopové termoelektrické generátory sondy nebudou dodávat dostatek energie pro provoz některého z jejích vědeckých přístrojů. Další čtyři sondy, které v současné době unikají sluneční soustavě - Voyager 2, Pioneer 10 a 11, a Nové obzory - bude také nefunkční, když dosáhnou Oortova oblaku.
Prozkoumání Oortova oblaku představuje řadu obtíží, z nichž většina pramení ze skutečnosti, že je neuvěřitelně vzdálená od Země. Než se robotická sonda k tomu skutečně dostane a začne zkoumat tuto oblast vážně, budou zde na Zemi procházet staletí. Nejenže by ti, kdo to poslali nejprve, byli dávno mrtví, ale lidstvo pravděpodobně mezitím vynalezlo mnohem sofistikovanější sondy nebo dokonce řemeslo s posádkou.
Studie však mohou být (a jsou) prováděny zkoumáním komet, které se pravidelně vyplivují, a observatoře na dlouhé vzdálenosti pravděpodobně v nadcházejících letech z této oblasti vesmíru udělají zajímavé objevy. Je to velký mrak. Kdo ví, co bychom tam mohli číhat?
Máme mnoho zajímavých článků o časopisu Oort Cloud and Solar System for Space Magazine. Zde je článek o tom, jak velká je sluneční soustava, a jeden o průměru sluneční soustavy. A tady je vše, co potřebujete vědět o Halleyově kometě a Beyond Pluto.
Možná byste si také měli prohlédnout tento článek od NASA o Oort Cloudu a jeden z University of Michigan o původu komet.
Nezapomeňte se podívat na podcast od Astronomy Cast. Epizoda 64: Pluto a ledový vnější sluneční systém a epizoda 292: The Oort Cloud.
Odkaz:
Průzkum NASA Solar System: Kuiper Belt & Oort Cloud
