Norul Oort [1] (de asemenea norul Epik-Oort [2] ) este o regiune sferică ipotetică a sistemului solar , care este sursa cometelor cu perioadă lungă . Instrumental, existența norului Oort nu a fost confirmată, dar multe fapte indirecte indică existența acestuia.
Distanța estimată până la limitele exterioare ale norului Oort față de Soare este între 50.000 și 100.000 UA . e. [3] este aproximativ un an lumină . Aceasta este aproximativ un sfert din distanța de la Proxima Centauri , cea mai apropiată stea de Soare. Centura Kuiper și discul împrăștiat , alte două regiuni cunoscute de obiecte trans-neptuniene , sunt de aproximativ o mie de ori mai mici în diametru decât norul Oort. Limita exterioară a norului Oort determină limita gravitațională a sistemului solar [4] - sfera Hill , definită pentru sistemul solar la 2 st. an .
Se crede că norul Oort cuprinde două regiuni separate: un nor Oort exterior sferic și un nor Oort interior în formă de disc. Obiectele din norul Oort sunt compuse în mare parte din apă, amoniac și gheață de metan. Astronomii cred că obiectele care alcătuiesc norul Oort s-au format în apropierea Soarelui și au fost împrăștiate departe în spațiu de efectele gravitaționale ale planetelor gigantice la începutul dezvoltării sistemului solar [3] .
Deși nu au existat observații directe confirmate ale norului Oort, astronomii cred că acesta este sursa tuturor cometelor cu perioadă lungă și a cometelor de tip Halley care sosesc în sistemul solar, precum și a multor centauri și comete din familia Jupiter [5]. ] . Partea exterioară a norului Oort este limita aproximativă a sistemului solar și poate fi ușor afectată de forțele gravitaționale ale stelelor trecătoare și ale Galaxy însăși . Aceste forțe fac uneori să se îndrepte cometele spre partea centrală a sistemului solar [3] . Cometele cu perioadă scurtă, bazate pe orbitele lor, pot proveni nu numai din discul împrăștiat , ci și din norul Oort [3] [5] . Deși centura Kuiper și discul mai îndepărtat împrăștiat au fost observate și măsurate, doar cinci obiecte cunoscute au fost considerate obiecte nor Oort pentru 2004-2008: Sedna , 2000 CR 105 , 2006 SQ 372 , 2008 KV 42 și 2012 VP [6] 111 . [7] . Ulterior, au fost descoperite și alte astfel de obiecte, precum C/2014 UN271 . Există, de asemenea, ipoteze neconfirmate despre existența la granița interioară a norului Oort (30 mii UA) a planetei gigantice gazoase Tyche și, posibil, a oricărei alte „ Planete X ”, și dincolo de granițele sale exterioare - steaua satelit a Soarelui. Nemesis .
Ideea existenței unui astfel de nor a fost prezentată pentru prima dată de astronomul estonian Ernst Epik în 1932 [8] . În anii 1950, ideea a fost propusă în mod independent de astrofizicianul olandez Jan Oort ca mijloc de rezolvare a paradoxului [9] al fragilității cometelor (ele se despart ca urmare a evaporării în apropierea perihelului, cu excepția cazului în care se formează o crustă de materie nevolatilă). ) și instabilitatea orbitelor lor (vor cădea pe Soare sau pe o planetă sau vor fi ejectate de ei din sistemul solar). Aparent, cometele s-au păstrat într-un „nor”, foarte îndepărtat de Soare [9] [10] [11] .
Există două clase de comete: comete cu perioadă scurtă și comete cu perioadă lungă. Cometele cu perioadă scurtă au orbite relativ apropiate de Soare, cu o perioadă mai mică de 200 de ani și o mică înclinare față de planul ecliptic .
Oort a remarcat că există un vârf în distribuția afeliei în cometele cu perioadă lungă - ≈ 20.000 UA. e. (3 trilioane km), ceea ce sugerează la această distanță un nor de comete cu distribuție sferică, izotropă (deoarece apar comete cu perioadă lungă din toate înclinațiile) [11] . Comete relativ rare cu orbite mai mici de 10.000 UA. e. , au trecut probabil o dată sau de mai multe ori prin sistemul solar și, prin urmare, au orbite comprimate de gravitația planetelor [11] .
Norul Oort este format din ipotetice
Modelele prevăd că există zeci sau sute de ori mai multe nuclee cometare în norul interior decât în cel exterior [12] [13] [14] ; este considerată o posibilă sursă de noi comete pentru a reumple norul exterior relativ slab pe măsură ce acesta se epuizează treptat. Norul Hills explică existența atât de lungă a norului Oort de miliarde de ani [15] .
Norul exterior Oort se crede că conține câteva trilioane de nuclee de comete mai mari de aproximativ 1,3 km [3] (aproximativ 500 de miliarde cu o magnitudine absolută mai luminoasă de 10,9), cu o distanță medie între comete de câteva zeci de milioane de kilometri [5 ] [ 16] . Masa sa totală nu este cunoscută în mod fiabil, dar presupunând că cometa Halley este un prototip potrivit pentru toate cometele din norul exterior Oort, masa totală estimată este de 3⋅1025 kg , sau de aproximativ cinci ori masa Pământului [3] [17 ]. ] . Anterior, se credea că norul este mai masiv (până la 380 de mase Pământului) [18] , dar cunoștințele recente despre distribuția dimensiunilor cometelor cu perioadă lungă au condus la estimări mult mai mici. Masa norului interior Oort este momentan necunoscută.
Pe baza studiilor asupra cometelor, se poate presupune că marea majoritate a obiectelor norului Oort constau din diverse gheață formată din substanțe precum apa, metanul , etanul , monoxidul de carbon și cianura de hidrogen [19] . Totuși, descoperirea lui 1996 PW , un asteroid cu o orbită mai tipică cometelor cu perioade lungi, sugerează că ar putea exista obiecte stâncoase în norul Oort [20] . O analiză a raportului dintre izotopii de carbon și azot din cometele atât din norul Oort, cât și din familia Jupiter arată doar mici diferențe, în ciuda regiunilor lor foarte izolate de origine. De aici rezultă că obiectele acestor regiuni au provenit din norul protosolar original [21] . Această concluzie este susținută și de studiile privind dimensiunile particulelor din cometele norilor Oort [22] și de un studiu al coliziunii sondei spațiale Deep Impact cu cometa Tempel 1 aparținând familiei Jupiter [23] .
Se crede că Norul Oort este o rămășiță a discului protoplanetar original care s-a format în jurul Soarelui cu aproximativ 4,6 miliarde de ani în urmă [3] . Conform unei ipoteze larg acceptate, obiectele norului Oort s-au format inițial mult mai aproape de Soare în același proces care a format atât planetele, cât și asteroizii , dar interacțiunile gravitaționale cu planete gigantice tinere, cum ar fi Jupiter, au aruncat obiectele în orbite extrem de eliptice sau orbite parabolice . 3] [24] . Simulările dezvoltării norului Oort de la originile Sistemului Solar până în perioada actuală arată că masa norului a atins un vârf la aproximativ 800 de milioane de ani după formare, pe măsură ce rata de acumulare și coliziuni a încetinit, iar rata de epuizare a norilor a început să scadă. depășește rata de reaprovizionare [3] .
Modelul lui Julio Ángel Fernández sugerează că discul împrăștiat , care este principala sursă de comete de scurtă perioadă în Sistemul Solar, ar putea fi, de asemenea, principala sursă de obiecte din norul Oort. Conform modelului, aproximativ jumătate din obiectele din discul împrăștiat sunt mutate în exterior în norul Oort, în timp ce un sfert sunt deplasate spre interior pe orbita lui Jupiter și un sfert sunt aruncate în orbite hiperbolice . Discul împrăștiat poate încă furniza material norului Oort [25] . Ca rezultat, o treime din obiectele actuale de disc împrăștiate vor cădea probabil în norul Oort în 2,5 miliarde de ani [26] .
Modelele computerizate arată că impactul materialului cometar în timpul perioadei de formare a jucat un rol mult mai mare decât se credea anterior. Conform acestor modele, numărul de ciocniri din istoria timpurie a sistemului solar a fost atât de mare încât majoritatea cometelor au fost distruse înainte de a ajunge pe norul Oort. Prin urmare, masa cumulativă actuală a norului Oort este mult mai mică decât s-a crezut odată [27] . Masa estimată a norului este doar o mică parte din materialul ejectat, 50-100 de mase Pământului [3] .
Interacțiunile gravitaționale cu stelele din apropiere și forțele de maree galactice au modificat orbitele cometelor pentru a le face mai circulare. Astfel se explică forma aproape sferică a norului exterior Oort [3] . Iar norul Hills, care este mai conectat la Soare, ar trebui să capete în cele din urmă o formă sferică. Studii recente au arătat că formarea norului Oort este cu siguranță în concordanță cu ipoteza că sistemul solar s-a format ca parte a unui grup de stele de 200-400 de stele. Aceste stele timpurii din apropiere au jucat probabil un rol în formarea norului, deoarece numărul de treceri stelare apropiate în cadrul clusterului a fost mult mai mare decât în prezent, ceea ce duce la perturbări mult mai frecvente [28] .
Rezultatele unui studiu al spectrului cometei interstelare C/2019 Q4 (Borisov) arată că cometele din alte sisteme planetare se pot forma ca urmare a unor procese similare cu cele care au dus la formarea cometelor în norul Oort [29]. ] .
Se crede că cometele au două regiuni distincte de origine în sistemul solar. Se crede în mod obișnuit că cometele cu perioadă scurtă (cu perioade de până la 200 de ani) provin din Centura Kuiper sau Discul împrăștiat, două discuri plate conectate de material de gheață care încep pe orbita lui Pluto în jurul a 38 UA. e. și extinzându-se în comun până la 100 a.u. e. de la Soare. La rândul lor, se crede că cometele cu perioadă lungă, cum ar fi cometa Hale-Bopp , cu perioade de mii de ani, provin din norul Oort. Orbitele din centura Kuiper sunt relativ stabile și, prin urmare, se crede că doar câteva comete provin de acolo. Discul împrăștiat, pe de altă parte, este activ dinamic și este un loc de origine mult mai probabil pentru comete. Cometele se deplasează din discul împrăștiat în sfera planetelor exterioare, devenind obiecte cunoscute sub numele de centauri . Apoi centaurii se deplasează pe orbite interioare și devin comete cu perioadă scurtă.
Există două familii principale de comete cu perioadă scurtă: familia Jupiter (cu axele semi-mare mai mici de 5 UA) și familia Neptun sau familia Halley (acest nume este dat din cauza asemănării orbitelor lor cu orbita lui ). cometa Halley ). Cometele din familia Neptun sunt neobișnuite deoarece, deși sunt de scurtă perioadă, regiunea lor principală de origine este norul Oort, nu un disc împrăștiat. Se crede, pe baza orbitelor lor, că erau comete cu perioadă lungă, iar apoi au fost capturate de gravitația planetelor gigantice și redirecționate către regiunea interioară a sistemului solar. Este posibil ca acest proces să fi afectat și orbitele unei părți semnificative a cometelor din familia Jupiter, deși se crede că majoritatea acestor comete își au originea într-un disc împrăștiat.
Oort a remarcat că numărul de comete care se întorc este mult mai mic decât cel prezis de modelul său, iar această problemă încă nu este rezolvată. Niciun proces dinamic cunoscut nu poate explica numărul mai mic de comete observate. Ipotezele pentru această discrepanță sunt: distrugerea cometelor din cauza forțelor mareelor, coliziunilor sau încălzirii; pierderea tuturor substanțelor volatile, determinând unele comete să devină nedetectabile sau să formeze o crustă izolatoare la suprafață. Studiile pe termen lung ale cometelor din norii Oort au arătat că abundența lor în regiunea planetelor exterioare este de câteva ori mai mare decât în regiunea planetelor interioare. Această discrepanță s-ar putea datora atracției lui Jupiter, care acționează ca un fel de barieră, captând cometele care intră și determinându-le să se ciocnească de ea, așa cum a fost cazul Comet Shoemaker-Levy 9 în 1994.
Se crede că pozițiile actuale ale majorității cometelor văzute în apropierea Soarelui se datorează distorsiunii gravitaționale a norului Oort de către forțele de maree cauzate de galaxia Calea Lactee . La fel cum forțele de maree ale Lunii se îndoaie și deformează oceanele Pământului, provocând fluxul și refluxul mareelor, în același mod, forțele de maree galactice îndoaie și deformează orbitele corpurilor din sistemul solar exterior, trăgându-le spre centrul Galaxie. În sistemul solar interior, aceste efecte sunt neglijabile în comparație cu gravitația Soarelui. Cu toate acestea, în sistemul solar exterior, gravitația Soarelui este mult mai slabă, iar gradientul câmpului gravitațional al Căii Lactee joacă un rol mult mai semnificativ. Datorită acestui gradient, forțele de maree galactice pot distorsiona norul sferic Oort, întinzând norul spre centrul galactic și comprimându-l de-a lungul celorlalte două axe. Aceste tulburări galactice slabe pot fi suficiente pentru a disloca obiectele norului Oort de pe orbitele lor către Soare. Distanța la care forța gravitațională a Soarelui lasă loc mareei galactice se numește raza de trunchiere a mareei. Este situat pe o rază de 100.000 - 200.000 UA. e. şi marchează limita exterioară a norului Oort.
Unii oameni de știință au prezentat următoarea teorie: poate că forțele de maree galactice au contribuit la formarea norului Oort, crescând periheliul planetezimalelor cu afelie mari. Efectele mareei galactice sunt foarte complexe și depind puternic de comportamentul obiectelor individuale ale sistemului planetar. Totuși, efectul cumulativ poate fi destul de semnificativ: până la 90% dintre cometele din norul Oort pot fi cauzate de marea galactică. Modelele statistice ale orbitelor cometelor observabile cu perioade lungi arată că marea galactică este principala sursă de perturbări orbitale, deplasându-le spre sistemul solar interior.
Pe lângă cometele cu perioadă lungă, doar cinci obiecte cunoscute au orbite care sugerează apartenența norului Oort: Sedna , 2000 CR 105 , 2006 SQ 372 , 2008 KV 42 și 2012 VP 113 . Primele două și ultimele, spre deosebire de obiectele discului împrăștiat , au perihelii situate în afara razei gravitaționale a lui Neptun și, astfel, orbitele lor nu pot fi explicate prin perturbațiile planetelor gigantice [30] . Dacă s-au format în locațiile lor actuale, orbitele lor trebuie să fi fost inițial circulare. În alte circumstanțe, acreția (combinarea corpurilor mici într-unul mare) nu ar fi posibilă, deoarece vitezele relative mari dintre planetezimale ar fi prea distructive [31] . Orbitele lor eliptice moderne pot fi explicate prin următoarele ipoteze:
Ipotezele de captare și „înălțare” sunt cele mai în concordanță cu observațiile [6] .
Pe 18 august 2008, la conferința „Sloan Digital Sky Survey: Asteroids in Cosmology”, astronomii de la Universitatea din Washington au prezentat dovezi ale originii obiectului trans-neptunian 2006 SQ 372 din norul interior Oort [33] .
Unii astronomi clasifică Sedna și 2000 CR 105 ca un „ disc împrăștiat extins ”, mai degrabă decât norul Oort interior.
Număr | Nume | Diametrul ecuatorial, km | Periheliu , a. e. | Aphelios , a. e. | Anul deschiderii | pionierii |
---|---|---|---|---|---|---|
90377 | Sedna | 995 | 76.1 | 892 | 2003 | Brown , Trujillo , Rabinowitz |
148209 | 2000 CR 105 | ≈250 | 44.3 | 397 | 2000 | Observatorul Lowell |
308933 | 2006 SQ372 | 50-100 | 24.156 | 2005.38 | 2006 | Sondaj Sloan Digital Sky |
— | 2008 KV42 | 58,9 | 20.217 | 71.760 | 2008 | „ Telescopul Canada-Franța-Hawaii ” |
— | 2012 VP 113 | 595 | 80,6 | 446 | 2012 | „ Observatorul Interamerican Cerro Tololo ” |
Există opinia că norul Oort este singura sursă probabilă de comete care se ciocnesc cu Pământul la intervale regulate. Astrofizicianul american Lisa Randall consideră că periodicitatea extincțiilor în masă din biosfera Pământului este legată de influența norului Oort [34] .
sistem solar | |
---|---|
Steaua centrală și planetele | |
planete pitice | Ceres Pluton Haumea Makemake Eris Candidați Sedna Orc Quaoar Pistolă-pistol 2002 MS 4 |
Sateliți mari | |
Sateliți / inele | Pământ / ∅ Marte Jupiter / ∅ Saturn / ∅ Uranus / ∅ Neptun / ∅ Pluto / ∅ Haumea Makemake Eris Candidați Orca quwara |
Primii asteroizi descoperiți | |
Corpuri mici | |
obiecte artificiale | |
Obiecte ipotetice | |
Plutoide ( planete pitice trans- neptuniene ) și candidați plutoizi | |
---|---|
Centura Kuiper | |
Disc împrăștiat | |
Vezi si | |
Plutoizii cu caractere cursive au statut oficial de plutoid. |
Comete | ||
---|---|---|
Structura | ||
Tipuri | ||
Liste | ||
Vezi si |
|
Dicționare și enciclopedii | |
---|---|
În cataloagele bibliografice |
|