何千年もの間、天文学者は彗星が地球の近くを移動し、夜空を照らすのを見てきました。やがて、これらの観察は多くのパラドックスをもたらしました。たとえば、これらの彗星はどこから来たのですか?そして、それらが太陽に近づくときにそれらの表面物質が蒸発する場合(したがって、有名なハローを形成する場合)、それらは、彼らが彼らの寿命のほとんどの間そこに存在していたはずの、より遠くに形成されなければなりません。
やがて、これらの観測は、太陽と惑星をはるかに超えて、これらの彗星のほとんどが由来する氷のような物質と岩の大きな雲が存在するという理論につながりました。この雲の存在は、Oort Cloud(その主要な理論的創始者の後)として知られていますが、証明されていません。しかし、そこから来たと信じられている多くの短周期と長周期の彗星から、天文学者はその構造と組成について多くを学びました。
定義:
オールト雲は、主に氷のような微惑星の理論的な球状雲であり、太陽を最大約100,000 AU(2 ly)の距離で取り囲んでいると考えられています。これにより、太陽の太陽圏と太陽系の重力支配の領域との間の宇宙境界を定義する太陽の太陽圏を超えて、星間空間に配置されます。
カイパーベルトや散乱ディスクのように、オールトクラウドは、他の2つの太陽と比べて太陽から数千倍以上離れていますが、ネプテューヌ横断の天体のリザーバーです。氷のような極小の雲のアイデアは、1932年にエストニアの天文学者ErnstÖpikによって最初に提案されました。ErnstÖpikは、長周期彗星が太陽系の最外縁の軌道を回る雲に由来すると仮定しました。
1950年、この概念はJan Oortによって復活しました。JanOortは、その存在を独自に仮定して長期彗星の振る舞いを説明しました。直接の観測ではまだ証明されていませんが、オールトクラウドの存在は科学界で広く受け入れられています。
構造と構成:
Oort雲は、2,000から5,000 AU(0.03から0.08 ly)から太陽から50,000 AU(0.79 ly)まで伸びると考えられていますが、外縁は100,000から200,000 AU(1.58および3.16 ly)。雲は2つの領域で構成されていると考えられています。20,000〜50,000 AU(0.32〜0.79 ly)の球形の外部オールト雲と、2,000〜20,000 AU(0.03〜0.32 ly)の円盤状の内部オールト(または丘)雲です。 。
外部のオールト雲には、1 km(0.62 mi)を超える数兆のオブジェクトと、直径20 km(12 mi)を測定する数十億のオブジェクトがある場合があります。その総質量は不明ですが、ハレーの彗星が外側のオールトクラウドオブジェクトの典型的な表現であると仮定すると、約3×10の合計質量があります。25 キログラム(6.6×1025 ポンド)、または5つの地球。
過去の彗星の分析に基づいて、オールトクラウドオブジェクトの大部分は、氷のような揮発性物質(水、メタン、エタン、一酸化炭素、シアン化水素、アンモニアなど)で構成されています。オールト雲に由来すると考えられている小惑星の出現はまた、人口が1〜2%の小惑星で構成されていることを示唆する理論的研究を促しました。
以前の推定では、その質量は最大で380地球の質量でしたが、長周期彗星のサイズ分布に関する知識の向上により、推定値は低くなりました。一方、内側のオールト雲の質量はまだ特徴付けられていません。カイパーベルトとオールトクラウドの両方のコンテンツは、海王星の軌道よりも太陽から遠い軌道を両方の領域のオブジェクトが持っているため、トランスネプチュニアンオブジェクト(TNO)として知られています。
原点:
オールト雲は、およそ46億年前に太陽の周りに形成された元の原始惑星系円盤の残骸であると考えられています。最も広く受け入れられている仮説は、オールト雲のオブジェクトが、惑星と小惑星を形成したのと同じプロセスの一部として、最初は太陽に非常に接近して合体したが、木星などの若いガスの巨人との重力相互作用により、非常に長い楕円または放物線軌道。
NASAによる最近の研究では、Oortの雲のオブジェクトの多くは、太陽とその兄弟の星が形成されて離れていく際の、それらの間の物質交換の産物であることが示唆されています。また、Oortの雲のオブジェクトの多く(おそらく大多数)が太陽に近接して形成されていなかったことも示唆されています。
コートダジュール展望台のアレッサンドロモルビデリは、太陽系の始まりから現在までのオールト雲の進化についてシミュレーションを実施しました。これらのシミュレーションは、近くの星との重力相互作用や銀河の潮汐が彗星の軌道を修正して、それらをより円形にしたことを示しています。これは、太陽に強く結合しているヒルズ雲が球形を取得していないのに、外のオールト雲がほぼ球形である理由の説明として提供されています。
最近の研究では、オールト雲の形成は、太陽系が200〜400個の星の埋め込まれたクラスターの一部として形成されたという仮説と広く互換性があることが示されています。星団内の近接する恒星の通過数が今日よりもはるかに多く、摂動がはるかに頻繁になったため、これらの初期の星が雲の形成に役割を果たした可能性があります。
彗星:
彗星は、太陽系内に2つの原点があると考えられています。それらはオールトクラウドの無限小として始まり、その後、恒星が軌道からそれらの一部をノックして、内部の太陽系にそれらを再び連れて行く長期軌道に送り込むと、彗星になります。
短周期彗星の軌道は最長200年ですが、長周期彗星の軌道は数千年も持続します。短周期彗星はカイパーベルトまたは散乱ディスクのいずれかから出現したと考えられていますが、受け入れられた仮説は、長周期彗星がオールト雲に由来するというものです。ただし、このルールにはいくつかの例外があります。
たとえば、短周期彗星には主に2種類あります。木星系彗星とハレー系彗星です。プロトタイプ(Halley’s Comet)にちなんで名付けられたハレーファミリー彗星は、期間は短いですが、オールトの雲に由来すると考えられているという点で珍しいものです。それらの軌道に基づいて、それらがかつてガス巨人の重力によって捕らえられて内部の太陽系に送られた長周期彗星であったことが示唆されます。
探索:
オールト雲はカイパーベルトよりもはるかに遠くにあるため、この地域はまだ調査されておらず、ほとんど文書化されていません。宇宙探査機はオールト雲の領域にまだ到達していない、そして ボイジャー1 –現在太陽系を出ている惑星間宇宙探査機の中で最も速くて最も遠い–それに関する情報を提供する可能性は低いです。
現在の速度で、 ボイジャー1 Oortクラウドには約300年で到達し、通過するには約30,000年かかります。ただし、2025年頃までに、プローブのラジオアイソトープ熱電発電機は、その科学機器を操作するのに十分な電力を供給しなくなります. 他の4つのプローブは現在、太陽系から脱出している– Voyager 2、Pioneer 10 そして 11, そして ニューホライズン – Oortクラウドに到達すると、機能しなくなります。
オールト雲の探査には多くの困難が伴いますが、そのほとんどは地球から信じられないほど遠いという事実から生じています。ロボットの探査機が実際に到達し、本格的にその地域を探索し始めるまでに、何世紀もこの地球上を通過してきました。そもそもそれを送り出した人たちが長い間死んでいるだけでなく、人類はその間にはるかに洗練された探査機や有人航空機さえも発明した可能性が最も高いでしょう。
それでも、定期的に噴出する彗星を調べることで調査を実施できます(実施している)。長期観測所は、今後数年間でこの領域の領域から興味深い発見をする可能性があります。大きな雲です。私たちがそこに潜んでいることを誰が知っているのですか?
スペースマガジンのオールトクラウドとソーラーシステムに関する興味深い記事がたくさんあります。ここに、太陽系の大きさに関する記事と、太陽系の直径に関する記事があります。そして、ハレーの彗星と冥王星を超えてについて知っておく必要があるすべてがここにあります。
NASAのオールトクラウドに関する記事や、ミシガン大学の彗星の起源に関する記事もご覧ください。
Astronomy Castのポッドキャストをぜひご覧ください。エピソード64:冥王星と氷のような外の太陽系とエピソード292:オールトの雲。
参照:
NASAの太陽系探査:カイパーベルトとオールトクラウド