Облако Оорта: краткие сведения

Облако Оорта — удаленная структура Солнечной системы, существование которой обосновано теоретическими выкладками, но не доказано на практике. Предполагают, что отсюда начинают свое странствие долгопериодические кометы. Многие сведения о нашем уголке Вселенной, обнаруженные в процессе исследований, хорошо согласуются с гипотезой существования облака. Некоторые космические тела уже сегодня официально носят статус объектов этой гипотетической структуры. Однако непосредственно облако Оорта еще не было зафиксировано.

Открытие на кончике пера

Первое упоминание о возможном существовании такой структуры появилось в 1932 году. Автором предположения был советский ученый Эрнст Эпик. Спустя примерно двадцать лет, в 50-х годах прошлого века, нидерландский астроном Ян Оорт независимо выдвинул гипотезу о существовании структуры, являющейся источником долгопериодических комет. Впоследствии гипотетическое облако получило имя этого ученого.

Существовавшие на тот момент теории не могли объяснить того факта, что Солнечная система содержит достаточно внушительное число комет. Их орбиты непостоянны и, по логике, большинство из них должно было разрушиться в результате столкновения друг с другом или же с более массивными телами. Недолговечен и материал, из которого состоят кометы. Это в основном летучие вещества, испаряющиеся при приближении тела к Солнцу. Подобный процесс быстро приводит к разрушению ядра.

Оорт предположил, что кометы сформировались не на своих орбитах, а в удаленной от светила области. Там они проводят большую часть своей «жизни». Эта гипотеза объясняет значительное число сохранных по своей структуре комет.

Родина хвостатых странников

Сегодня существование облака Оорта признается большим числом астрономов всего мира. В современной науке, таким образом, принято выделять две зоны, в которых зарождаются кометы. Первая — это связанные пояс Койпера и рассеянный диск. Они считаются источником комет короткопериодического типа. Для них характерны достаточно близкие орбиты с незначительным наклонением к плоскости эклиптики. Период обращения таких тел вокруг Солнца - менее 200 лет.

Второй источник — это облако Оорта. Здесь находятся ядра долгопериодических комет (период обращения - более 200 лет). Для них характерны эллиптические, сильно вытянутые орбиты. Что касается угла наклона к плоскости эклиптики, то в случае с долгопериодическими кометами он может быть самым разным.

Протяженность

По самым минимальным оценкам, облако Оорта располагается на расстоянии 2-5 тысяч астрономических единиц от Солнца. Максимально его отодвигают вплоть до 50-100 или даже 200 а. е. Внешняя часть структуры является гравитационной границей Солнечной системы, так называемой сферой Хилла. Ее протяженность составляет, по оценкам ученых, два световых года.

Структура

Выделяют два облака Оорта Солнечной системы. Первое — внешнее сферическое — располагается на расстоянии 20-50 тысяч астрономических единиц от светила. Второе называется внутренним и имеет форму тора. Внешнее облако в меньшей степени испытывает влияние Солнца. Именно оно считается «родиной» долгопериодических комет, а также комет, относящихся к семейству Нептуна.

Внутреннее кольцо названо облаком Хиллса в честь Джека Хиллса, астронома, в 1981 году предположившего его существование. Согласно теоретическим подсчетам, внутреннее облако содержит значительно больше кометных ядер, чем внешнее. Отсюда они предположительно время от времени переходят в более удаленную область. Так происходит пополнение кометного «запаса» внешнего облака.

Еще одним вероятным источником космических тел в структуре Оорта является рассеянный диск. По расчетам уругвайского астронома Хулио Анхеля Фернандеса, около половины объектов этой части Солнечной системы перенаправлено во внешнюю область. Возможно, рассеянный диск до сих пор снабжает облако Оорта дополнительными кометными ядрами.

Происхождение

Солнечная система сформировалась примерно 4,6 миллиарда лет назад. По мнению ученых, в то время вокруг светила образовались молодые планеты и астероиды. Здесь же формировались и будущие объекты облака Оорта. После появления таких гигантов, как Юпитер, Уран и Нептун, орбиты этих космических тел стали значительно более вытянутыми. За траекторией движения Плутона постепенно начала формироваться структура, состоящая из кометных ядер. По расчетам ученых, максимальная суммарная масса была достигнута облаком Оорта приблизительно через 800 млн лет после появления. Позже в этой области стали преобладать процессы уменьшения количества объектов.

Эволюция

Сферическая форма внешнего облака сложилась под воздействием гравитации близлежащих звезд, а также так называемых галактических приливных сил. Последние воздействуют на космические объекты подобно Луне, влияющей на воды Мирового океана. Действие этих факторов изменило орбиты кометных ядер: они стали более приближенными по форме к круговым.

Астрофизики отмечают, что подобная судьба ждет и облако Хиллса. Под воздействием Солнца оно со временем также приобретет сферическую форму.

Объекты

«Население» облака Оорта — это миллиарды ледяных космических тел. Суммарная масса внешней его сферической части оценивается в 3*10²⁵ кг. Аналогичный параметр для облака Хиллса на данный момент остается неизвестным.

Ледяные объекты в результате воздействия проходящих мимо звезд попадают во внутренние области Солнечной системы. Здесь они классифицируются как долгопериодические кометы.

Объекты, «населяющие» облако, а также пояс Койпера, в основном состоят изо льда разного происхождения (замерзшие вода, аммиак, метан). Этим «местные жители» отличаются от космических тел, наполняющих Главный пояс астероидов, который располагается между орбитами Юпитера и Марса.

Гости с границы Солнечной системы

Помимо долгопериодических комет, к числу «жителей» облака Оорта относят такие транснептуновые объекты, как Седна, 2000 CR₁₀₅, 2006 SQ₃₇₂, 2008 KV₄₂ и 2012 VP₁₁₃. Их орбиты характеризуются сильно удаленным афелием и значительным эксцентриситетом. В 2008 году были приведены доказательства того, что астероид 2006 SQ₃₇₂ относится к объектам облака Оорта. По поводу происхождения Седны и 2000 CR₁₀₅ ученые не сходятся во мнениях. Некоторые астрономы причисляют их к телам рассеянного диска. Все названные объекты на сегодняшний день остаются наиболее удаленными из открытых в Солнечной системе.

Трудности

Главный аргумент противников теории существования облака Оорта — тот факт, что его до сих пор никто не наблюдал. По мнению многих ученых, в пользу достоверности гипотезы свидетельствовала бы зернистость или смазанность на фотоизображениях удаленного космоса, сделанных телескопом «Хаббл». Однако подобных эффектов не наблюдается. Вопросы возникают и при детальном рассмотрении гипотезы происхождения облака.

Тем не менее большая часть научного мира склоняется к правдоподобности теории. Многие наблюдаемые факты, обнаруженные и теоретически выведенные закономерности хорошо согласуются с гипотезой о существовании облака Оорта. Сегодня малые тела Солнечной системы: астероиды, кометы, метеориты — находятся в центре внимания крупных международных исследовательских проектов. Поэтому вполне вероятно, что в ближайшее время астрофизики получат сведения, которые позволят однозначно доказать или опровергнуть теорию Яна Оорта.