منذ آلاف السنين ، راقب علماء الفلك المذنبات وهي تسافر بالقرب من الأرض وتضيء سماء الليل. مع الوقت ، أدت هذه الملاحظات إلى عدد من المفارقات. على سبيل المثال ، من أين أتت كل هذه المذنبات؟ وإذا تبخرت مادة سطحها مع اقترابها من الشمس (وبالتالي تشكلت هالاتها الشهيرة) ، يجب أن تتشكل بعيدًا ، حيث كان من الممكن أن تكون موجودة هناك لمعظم فترات حياتها.
بمرور الوقت ، أدت هذه الملاحظات إلى نظرية مفادها أنه بعيدًا عن الشمس والكواكب ، توجد سحابة كبيرة من المواد الجليدية والصخور من أين تأتي معظم هذه المذنبات. لا يزال وجود هذه السحابة ، التي تُعرف باسم سحابة أورت (على اسم مؤسسها النظري الرئيسي) ، غير مثبت. ولكن من خلال العديد من المذنبات القصيرة والطويلة التي يُعتقد أنها أتت من هناك ، تعلم علماء الفلك الكثير عن هيكلها وتكوينها.
تعريف:
سحابة أورت هي سحابة كروية نظرية من الكواكب الجليدية في الغالب والتي يعتقد أنها تحيط بالشمس على مسافة تصل إلى حوالي 100000 وحدة فلكية (2 لي). هذا يضعها في الفضاء بين النجوم ، ما وراء الغلاف الشمسي للشمس حيث تحدد الحدود الكونية بين النظام الشمسي ومنطقة سيطرة الجاذبية الشمسية.
مثل ال كوبر بيلت و ال قرص مبعثر ، سحابة أورت هي خزان لـ كائنات عبر نبتون ، على الرغم من أنها أكثر بعدًا بآلاف المرات عن شمسنا مثل هذين الأمرين الآخرين. تم اقتراح فكرة السحابة الجليدية اللامتناهية في الصغر لأول مرة في عام 1932 من قبل عالم الفلك الإستوني إرنست أوبيك ، الذي افترض أن المذنبات طويلة الأمد نشأت في سحابة تدور حول الحافة الخارجية للنظام الشمسي.
في عام 1950 ، تم إحياء هذا المفهوم من قبل جان أورت ، الذي افترض بشكل مستقل وجوده لشرح سلوك المذنبات طويلة المدى. على الرغم من عدم إثبات ذلك من خلال المراقبة المباشرة ، إلا أن وجود سحابة أورت مقبول على نطاق واسع في المجتمع العلمي.
الهيكل والتكوين:
يُعتقد أن سحابة أورت تمتد من 2000 إلى 5000 وحدة فلكية (0.03 و 0.08 لي) إلى 50000 وحدة فلكية (0.79 ليي) من الشمس ، على الرغم من أن بعض التقديرات تضع الحافة الخارجية بقدر 100000 و 200000 وحدة فلكية (1.58 و 3.16 لي). يُعتقد أن السحابة تتكون من منطقتين - سحابة أورت الخارجية الكروية من 20000 إلى 50000 وحدة فلكية (0.32 - 0.79 ليلي) ، وسحابة أورت الداخلية (أو التلال) على شكل قرص من 2000 - 20000 وحدة فلكية (0.03 - 0.32 ليلي) .
قد تحتوي سحابة أورت الخارجية على تريليونات الأجسام التي يزيد حجمها عن كيلومتر واحد (0.62 ميل) ، والمليارات التي يبلغ قطرها 20 كيلومترًا (12 ميلًا). كتلته الإجمالية غير معروفة ، ولكن - بافتراض أن مذنب هالي هو تمثيل نموذجي لأجسام سحابة أورت الخارجية - فإن كتلته المجمعة تبلغ تقريبًا 3 × 1025كيلوغرامات (6.6 × 1025جنيه) ، أو خمسة من الأرض.
بناءً على تحليلات المذنبات السابقة ، تتكون الغالبية العظمى من أجسام سحابة أورت من مواد متطايرة جليدية - مثل الماء والميثان والإيثان وأول أكسيد الكربون وسيانيد الهيدروجين والأمونيا. كما أن ظهور الكويكبات التي يُعتقد أنها نشأت من سحابة أورت قد حفز أيضًا البحث النظري الذي يشير إلى أن السكان يتكونون من 1-2٪ كويكبات.
قدرت التقديرات السابقة كتلتها بما يصل إلى 380 كتلة أرضية ، لكن المعرفة المحسنة لتوزيع حجم المذنبات طويلة الأمد أدت إلى تقديرات أقل. في غضون ذلك ، لم يتم بعد تحديد كتلة سحابة أورت الداخلية. تُعرف محتويات كل من حزام كايبر وسحابة أورت باسم الأجسام عبر نبتون (TNOs) ، لأن الأجسام في كلتا المنطقتين لها مدارات بعيدة عن الشمس عن مدار نبتون.
يُفترض أن حزام من المذنبات يسمى سحابة أورت يحيط بالنظام الشمسي (مصدر الصورة: NASA / JPL).
أصل:
يُعتقد أن سحابة أورت هي من بقايا النسخة الأصلية قرص الكواكب الأولية التي تشكلت حول الشمس منذ حوالي 4.6 مليار سنة. الفرضية الأكثر قبولًا على نطاق واسع هي أن أجسام سحابة أورت قد اندمجت في البداية بالقرب من الشمس كجزء من نفس العملية التي شكلت الكواكب والكواكب الصغيرة ، لكن هذا التفاعل الثقالي مع عمالقة الغاز الشباب مثل المشتري دفعهم إلى شكل إهليلجي طويل للغاية أو مدارات مكافئ.
بحث حديث أجرته وكالة ناسا يشير إلى أن عددًا كبيرًا من أجسام سحابة أورت هي نتاج تبادل المواد بين الشمس والنجوم الشقيقة أثناء تشكلها وانجرافها عن بعضها. يُقترح أيضًا أن العديد - ربما غالبية - أجسام سحابة أورت لم تتشكل بالقرب من الشمس.
أليساندرو موربيدلي أجرى موقع Observatoire de la Cote d’Azur محاكاة لتطور سحابة أورت من بدايات النظام الشمسي حتى الوقت الحاضر. تشير هذه المحاكاة إلى أن التفاعل الثقالي مع النجوم القريبة والمد المجري قد أدى إلى تعديل مدارات المذنبات لجعلها أكثر دائرية. يتم تقديم هذا كتفسير لماذا تكون سحابة أورت الخارجية كروية الشكل تقريبًا بينما سحابة التلال ، المرتبطة بقوة أكبر بالشمس ، لم تكتسب شكلًا كرويًا.
مقارنة بين النظام الشمسي وسحابة أورت الخاصة به. قبل 70000 عام ، مرت نجمة شولز ورفيقها على طول الحدود الخارجية لنظامنا الشمسي. الائتمان: ناسا ، مايكل أوسادسيو / جامعة روتشستر
الدراسات الحديثة أظهر أن تكوين سحابة أورت يتوافق على نطاق واسع مع الفرضية القائلة بأن النظام الشمسي قد تشكل كجزء من مجموعة مدمجة من 200-400 نجمة. من المحتمل أن تكون هذه النجوم المبكرة قد لعبت دورًا في تكوين السحابة ، نظرًا لأن عدد الممرات النجمية القريبة داخل العنقود كان أعلى بكثير مما هو عليه اليوم ، مما أدى إلى اضطرابات أكثر تواترًا.
المذنبات:
يُعتقد أن للمذنبات نقطتا منشأ داخل النظام الشمسي. يبدأون في شكل لامتناهيات في الصغر في سحابة أورت ثم يصبحون مذنبات عندما تقوم النجوم العابرة بإخراج بعضها من مداراتها ، وإرسالها إلى مدار طويل المدى يأخذهم إلى النظام الشمسي الداخلي ويخرجون مرة أخرى.
للمذنبات قصيرة المدى مدارات تستمر لما يصل إلى مائتي عام بينما يمكن أن تستمر مدارات المذنبات طويلة الأمد لآلاف السنين. في حين يعتقد أن المذنبات قصيرة المدى ظهرت من حزام كايبر أو القرص المتناثر ، فإن الفرضية المقبولة هي أن المذنبات طويلة المدى تنشأ في سحابة أورت. مع ذلك، هنالك بعض الإستثناءات في هذه القاعدة.
على سبيل المثال ، هناك نوعان رئيسيان من مذنبات الفترة القصيرة: مذنبات عائلة المشتري ومذنبات عائلة هالي. مذنبات عائلة هالي ، سميت بنموذجها الأولي ( مذنب هالي ) غير عادية من حيث أنها على الرغم من قصر فترة وجودها ، يُعتقد أنها نشأت من سحابة أورت. بناءً على مداراتها ، يُقترح أنها كانت ذات يوم مذنبات طويلة الأمد تم التقاطها بواسطة جاذبية عملاق غازي وإرسالها إلى النظام الشمسي الداخلي.
تطور مذنب أثناء دورانه حول الشمس. حقوق الصورة: مختبر الغلاف الجوي وعلوم الفضاء / ناسا
استكشاف:
نظرًا لأن سحابة أورت بعيدة جدًا عن حزام كايبر ، ظلت المنطقة غير مستكشفة وغير موثقة إلى حد كبير. لم تصل المسابير الفضائية بعد إلى منطقة سحابة أورت ، و السفر 1 - أسرع وأبعد مجسات الفضاء بين الكواكب التي تخرج حاليًا من النظام الشمسي - من غير المحتمل أن تقدم أي معلومات عنها.
بسرعته الحالية ،السفر 1ستصل إلى سحابة أورت في حوالي 300 عام ، وسوف تستغرق حوالي 30 ألف عام لتنتقل عبرها. ومع ذلك ، بحلول عام 2025 تقريبًا ، لن توفر المولدات الكهروحرارية للنظائر المشعة للمسبار طاقة كافية لتشغيل أي من أدواته العلمية.المجسات الأربعة الأخرى التي تهرب حاليًا من النظام الشمسي - السفر 2 و بايونير 10 و أحد عشر وو آفاق جديدة - سيكونون أيضًا غير فعالين عند وصولهم إلى سحابة Oort.
ينطوي استكشاف سحابة أورت على العديد من الصعوبات ، ينشأ معظمها من حقيقة أنها بعيدة بشكل لا يصدق عن الأرض. بحلول الوقت الذي يمكن فيه للمسبار الآلي الوصول إليه فعليًا والبدء في استكشاف المنطقة بجدية ، ستكون قد مرت قرون هنا على الأرض. لن يقتصر الأمر على موت أولئك الذين أرسلوها في المقام الأول لفترة طويلة ، ولكن من المرجح أن تكون البشرية قد اخترعت مجسات أكثر تعقيدًا أو حتى حرفة مأهولة في هذه الأثناء.
ومع ذلك ، يمكن إجراء الدراسات (وتجري) من خلال فحص المذنبات التي تقذفها بشكل دوري ، ومن المرجح أن تقوم المراصد بعيدة المدى ببعض الاكتشافات المثيرة للاهتمام من هذه المنطقة من الفضاء في السنوات القادمة. إنها سحابة كبيرة. من يدري ما قد نجده كامنًا هناك؟
لدينا العديد من المقالات الشيقة حول سحابة أورت والنظام الشمسي للكون اليوم. هَذَا مَقَالُ عَنْ ما حجم النظام الشمسي هو وواحد على قطر النظام الشمسي . وإليك كل ما تريد معرفته مذنب هالي و ما وراء بلوت أو.
قد ترغب أيضًا في التحقق من هذه المقالة من ناسا على سحابة أورت وواحد من جامعة ميتشيغان في أصل المذنبات .
لا تنس إلقاء نظرة على البودكاست من Astronomy Cast. الحلقة 64: بلوتو والنظام الشمسي الخارجي الجليدي و الحلقة: 292 .
المرجعي:
ناسا لاستكشاف النظام الشمسي: حزام كويبر وسحابة أورت