Seit Tausenden von Jahren haben Astronomen beobachtet, wie sich Kometen nahe der Erde bewegen und den Nachthimmel erleuchten. Im Laufe der Zeit führten diese Beobachtungen zu einer Reihe von Paradoxien. Woher kamen zum Beispiel alle diese Kometen? Und wenn ihr Oberflächenmaterial verdampft, wenn sie sich der Sonne nähern (und so ihre berühmten Halos bilden), müssen sie sich weiter weg bilden, wo sie dort für die meiste Zeit ihres Lebens existiert hätten.
Mit der Zeit führten diese Beobachtungen zu der Theorie, dass es weit hinter der Sonne und den Planeten eine große Wolke aus eisigem Material und Gestein gibt, aus der die meisten dieser Kometen stammen. Die Existenz dieser Cloud, die (nach ihrem theoretischen Hauptgründer) als Oort Cloud bekannt ist, bleibt unbewiesen. Aber von den vielen kurz- und langperiodischen Kometen, von denen angenommen wird, dass sie von dort stammen, haben Astronomen viel über ihre Struktur und Zusammensetzung gelernt.
Definition:
Die Oortsche Wolke ist eine theoretische kugelförmige Wolke aus überwiegend eisigen Planetesimalen, von der angenommen wird, dass sie die Sonne in einer Entfernung von bis zu 100.000 AE (2 ly) umgibt. Dadurch befindet es sich im interstellaren Raum, jenseits der Heliosphäre der Sonne, wo es die kosmologische Grenze zwischen dem Sonnensystem und der Region der gravitativen Dominanz der Sonne definiert.
Wie Cooper Gürtel und der Streuscheibe , die Oort Cloud ist ein Reservoir von transneptunische Objekte , obwohl es tausendmal weiter von unserer Sonne entfernt ist als diese beiden anderen. Die Idee einer Wolke aus eisigen Infinitesimalen wurde erstmals 1932 vom estnischen Astronomen Ernst Öpik vorgeschlagen, der postulierte, dass langperiodische Kometen aus einer umlaufenden Wolke am äußersten Rand des Sonnensystems stammen.
1950 wurde das Konzept von Jan Oort wiederbelebt, der seine Existenz unabhängig voneinander vermutete, um das Verhalten von Langzeitkometen zu erklären. Obwohl es noch nicht durch direkte Beobachtung bewiesen wurde, ist die Existenz der Oort Cloud in der wissenschaftlichen Gemeinschaft weithin akzeptiert.
Struktur und Zusammensetzung:
Es wird angenommen, dass sich die Oortsche Wolke zwischen 2.000 und 5.000 AE (0,03 und 0,08 ly) bis zu 50.000 AE (0,79 ly) von der Sonne entfernt erstreckt, obwohl einige Schätzungen den äußeren Rand auf 100.000 und 200.000 AE (1,58 und .) 3.16 ly). Es wird angenommen, dass die Wolke aus zwei Regionen besteht – einer kugelförmigen äußeren Oortschen Wolke von 20.000 – 50.000 AE (0,32 – 0,79 ly) und einer scheibenförmigen inneren Oort (oder Hügel) Wolke von 2.000 – 20.000 AE (0,03 – 0,32 ly) .
Die äußere Oortsche Wolke kann Billionen von Objekten enthalten, die größer als 1 km (0,62 mi) sind, und Milliarden mit einem Durchmesser von 20 km (12 mi). Seine Gesamtmasse ist nicht bekannt, aber – vorausgesetzt, der Halleysche Komet ist eine typische Darstellung der äußeren Oortschen Wolkenobjekte – hat er die kombinierte Masse von ungefähr 3×1025Kilogramm (6,6×1025Pfund) oder fünf Erden.
Basierend auf den Analysen vergangener Kometen besteht die überwiegende Mehrheit der Oort Cloud-Objekte aus eisigen flüchtigen Stoffen – wie Wasser, Methan, Ethan, Kohlenmonoxid, Blausäure und Ammoniak. Das Auftreten von Asteroiden, von denen angenommen wird, dass sie aus der Oort-Wolke stammen, hat auch zu theoretischen Untersuchungen geführt, die darauf hindeuten, dass die Bevölkerung aus 1-2% Asteroiden besteht.
Frühere Schätzungen schätzten seine Masse auf bis zu 380 Erdmassen, aber verbesserte Kenntnisse über die Größenverteilung langperiodischer Kometen haben zu niedrigeren Schätzungen geführt. Die Masse der inneren Oortschen Wolke muss unterdessen noch charakterisiert werden. Der Inhalt sowohl des Kuipergürtels als auch der Oortschen Wolke wird als Transneptunische Objekte (TNOs) bezeichnet, da die Objekte beider Regionen Bahnen haben, die weiter von der Sonne entfernt sind als die Bahn des Neptun.
Es wird vermutet, dass ein Kometengürtel namens Oort Cloud das Sonnensystem umkreist (Bildnachweis: NASA/JPL).
Herkunft:
Die Oortsche Wolke gilt als Überbleibsel des Originals protoplanetare Scheibe die sich vor etwa 4,6 Milliarden Jahren um die Sonne gebildet hat. Die am weitesten verbreitete Hypothese ist, dass die Objekte der Oortschen Wolke als Teil desselben Prozesses, der die Planeten und Kleinplaneten bildete, anfangs viel näher an der Sonne verschmolzen, dass jedoch die Gravitationswechselwirkung mit jungen Gasriesen wie dem Jupiter sie in extrem lange elliptische oder parabolische Bahnen.
Jüngste Forschungen der NASA legt nahe, dass eine große Anzahl von Oortschen Wolkenobjekten das Produkt eines Materialaustauschs zwischen der Sonne und ihren Geschwistersternen sind, während sie sich bildeten und auseinanderdrifteten. Es wird auch vermutet, dass viele – möglicherweise die Mehrheit – der Oortschen Wolkenobjekte nicht in unmittelbarer Nähe der Sonne entstanden sind.
Alessandro Morbidelli vom Observatoire de la Cote d’Azur hat Simulationen zur Entwicklung der Oortschen Wolke von den Anfängen des Sonnensystems bis heute durchgeführt. Diese Simulationen zeigen, dass die Gravitationswechselwirkung mit nahen Sternen und galaktischen Gezeiten die Umlaufbahnen der Kometen veränderte, um sie kreisförmiger zu machen. Dies wird als Erklärung dafür angeführt, warum die äußere Oortsche Wolke nahezu kugelförmig ist, während die stärker an die Sonne gebundene Hills-Wolke keine Kugelform angenommen hat.
Ein Vergleich des Sonnensystems und seiner Oort Cloud. Vor 70.000 Jahren passierte Scholz’ Stern und Begleiter die äußeren Grenzen unseres Sonnensystems. Bildnachweis: NASA, Michael Osadciw/Universität Rochester
Aktuelle Studien haben gezeigt, dass die Bildung der Oortschen Wolke weitgehend mit der Hypothese vereinbar ist, dass sich das Sonnensystem als Teil eines eingebetteten Clusters von 200–400 Sternen gebildet hat. Diese frühen Sterne spielten wahrscheinlich eine Rolle bei der Entstehung der Wolke, da die Zahl der engen stellaren Passagen innerhalb des Haufens viel höher war als heute, was zu weitaus häufigeren Störungen führte.
Kometen:
Es wird angenommen, dass Kometen zwei Ursprungspunkte innerhalb des Sonnensystems haben. Sie beginnen als Infinitesimale in der Oortschen Wolke und werden dann zu Kometen, wenn vorbeiziehende Sterne einige von ihnen aus ihrer Umlaufbahn werfen und in eine langfristige Umlaufbahn schicken, die sie in das innere Sonnensystem und wieder hinaus bringt.
Kometen mit kurzer Periode haben Umlaufbahnen von bis zu zweihundert Jahren, während die Umlaufbahnen von Kometen mit langer Periode Tausende von Jahren dauern können. Während angenommen wird, dass kurzperiodische Kometen entweder aus dem Kuipergürtel oder der Streuscheibe entstanden sind, ist die akzeptierte Hypothese, dass langperiodische Kometen ihren Ursprung in der Oortschen Wolke haben. Es gibt jedoch einige Ausnahmen von dieser Regel.
Zum Beispiel gibt es zwei Hauptarten von kurzperiodischen Kometen: Kometen der Jupiter-Familie und Kometen der Halley-Familie. Kometen der Halley-Familie, benannt nach ihrem Prototyp ( Der Halleysche Komet ) sind insofern ungewöhnlich, als sie, obwohl sie von kurzer Dauer sind, vermutlich aus der Oortschen Wolke stammen. Aufgrund ihrer Umlaufbahnen wird vermutet, dass es sich um Kometen mit langer Periode handelte, die von der Schwerkraft eines Gasriesen eingefangen und in das innere Sonnensystem geschickt wurden.
Entwicklung eines Kometen, während er die Sonne umkreist. Credit: Labor für Atmosphären- und Weltraumwissenschaften/ NASA
Erkundung:
Da die Oort Cloud so viel weiter draußen liegt als der Kuipergürtel, blieb die Region unerforscht und weitgehend undokumentiert. Raumsonden haben das Gebiet der Oortschen Wolke noch nicht erreicht, und Reisen 1 – die schnellste und am weitesten entfernte der interplanetaren Raumsonden, die derzeit das Sonnensystem verlässt – wird wahrscheinlich keine Informationen darüber liefern.
Bei seiner aktuellen GeschwindigkeitReisen 1wird die Oortsche Wolke in etwa 300 Jahren erreichen und wird etwa 30.000 Jahre brauchen, um sie zu passieren. Bis etwa 2025 werden die thermoelektrischen Radioisotop-Generatoren der Sonde jedoch nicht mehr genug Strom liefern, um eines ihrer wissenschaftlichen Instrumente zu betreiben.Die anderen vier Sonden, die derzeit dem Sonnensystem entkommen – Reisen 2 , Pionier 10 und elf ,und Neue Horizonte – werden auch nicht funktionieren, wenn sie die Oort-Cloud erreichen.
Die Erforschung der Oortschen Wolke birgt zahlreiche Schwierigkeiten, von denen die meisten darauf zurückzuführen sind, dass sie unglaublich weit von der Erde entfernt ist. Bis eine Robotersonde es tatsächlich erreichen und damit beginnen könnte, das Gebiet ernsthaft zu erkunden, werden hier auf der Erde Jahrhunderte vergangen sein. Nicht nur diejenigen, die es ausgesandt hatten, wären längst tot, sondern die Menschheit wird wahrscheinlich in der Zwischenzeit weitaus ausgeklügeltere Sonden oder sogar bemannte Schiffe erfunden haben.
Dennoch können (und werden) Studien durchgeführt werden, indem die Kometen untersucht werden, die er regelmäßig ausspuckt, und Langstreckenobservatorien werden in den kommenden Jahren wahrscheinlich einige interessante Entdeckungen aus dieser Region des Weltraums machen. Es ist eine große Wolke. Wer weiß, was da drin lauern könnte?
Wir haben viele interessante Artikel über die Oortsche Wolke und das Sonnensystem für Universe Today. Hier ist ein Artikel über wie groß das Sonnensystem ist, und einer auf dem Durchmesser des Sonnensystems . Und hier ist alles, was Sie wissen müssen Der Halleysche Komet und Jenseits von Plut oder.
Vielleicht möchten Sie auch diesen Artikel von lesen NASA auf der Oort Cloud und einer von der University of Michigan über die Ursprung der Kometen .
Vergessen Sie nicht, einen Blick auf den Podcast von Astronomy Cast zu werfen. Folge 64: Pluto und das eisige äußere Sonnensystem und Folge 292: Die Oortsche Wolke .
Referenz:
NASA Sonnensystemerkundung: Kuiper Belt & Oort Cloud