他の星の周りのオールトの雲は、宇宙マイクロ波背景で見えるはずです

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何十年もの間、科学者たちは、太陽系の端を超えて、太陽から最大50,000 AU(0.79 ly)の距離に、オールト雲と呼ばれる氷の惑星の巨大な雲があると理論づけてきました。オランダの天文学者ヤンオールトにちなんで名付けられたこの雲は、長期彗星の起源と考えられています。ただし、これまでのところ、Oort Cloudの存在を確認する直接の証拠は提供されていません。

これは、オールト雲が観測するのが非常に難しく、太陽からかなり離れており、非常に広い空間領域に分散しているためです。しかし、最近の研究では、ペンシルベニア大学の天体物理学者のチームが急進的なアイデアを提案しました。によって作成された宇宙マイクロ波背景(CMB)のマップを使用して プランク ミッションやその他の望遠鏡では、他の星の周りのオールト雲を検出できると信じています。

この研究は、最近オンラインで登場した「CMB調査による天の川の星の周りのオールト雲の調査」です。これは、ペンシルベニア大学物理学科の博士研究員であるエリックJバクスターが主導しました。彼はペンシルベニア州のカレンH.ブレイク教授とブフネシュジェイン(バクスターの主要メンター)に加わった。

要約すると、オールトクラウドは、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)に及ぶと考えられる宇宙の仮想的な領域です。 100,000から200,000 AUまで(1.58および3.16 ly)。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。

この雲は、太陽系がまだ若かったときに存在していた、太陽から50 AU以内にある小さな氷のような物体の集団に由来すると考えられています。時間の経過とともに、巨大惑星によって引き起こされた軌道の摂動により、非常に安定した軌道を持つオブジェクトが黄道面に沿ってカイパーベルトを形成し、より偏心した遠い軌道を持つオブジェクトがオート雲を形成したと理論化されています。

バクスターと彼の同僚によれば、オールト雲の存在は太陽系の形成に重要な役割を果たしたため、他の星系が独自のオールト雲を持っていると仮定することは理にかなっています。クラウド(EXOC)。バクスター博士がスペースマガジンに電子メールで説明したように:

「私たちの太陽の周りのオールト雲の形成のために提案されたメカニズムの1つは、太陽系の原始惑星系円盤内のオブジェクトのいくつかが巨大惑星との相互作用によって非常に大きな楕円軌道に放出されたことです。これらの天体の軌道は、近くの星や銀河の潮汐の影響を受け、太陽系の面に限定された軌道から外れ、現在は球形のオールト雲が形成されました。巨大な惑星を持つ別の星の周りでも同様のプロセスが発生する可能性があることを想像できます。巨大な惑星を持っている星がたくさんあることを私たちは知っています。」

バクスターと彼の同僚が彼らの研究で示したように、EXOCの検出は、太陽系自身のオート雲の直接の証拠がない理由と同じ理由で、主に困難です。一つには、雲には多くの物質がなく、地球の質量の数倍から20倍の推定値があります。第2に、これらのオブジェクトは太陽から非常に離れているため、多くの光を反射せず、強い熱放射もありません。

このため、バクスターと彼のチームは、ミリ波とサブミリ波の波長の空のマップを使用して、他の星の周りにあるオールト雲の兆候を探すことを推奨しました。そのような地図はすでに存在しています。 プランク 宇宙マイクロ波背景(CMB)をマッピングした望遠鏡。バクスターが示したように:

「私たちの論文では、プランク衛星による観測から生成された545 GHzと857 GHzの空のマップを使用しています。 Planckは、CMBをマップするためだけに*だけ*設計されています。この望遠鏡を使用してエキソオールト雲と惑星形成に関連する可能性のあるプロセスを研究できるという事実は、驚くべきことです!」

EXOCの検出は意図された目的の一部ではなかったため、これはかなり革新的なアイデアです。 プランク ミッション。ビッグバンから残された「遺物放射」であるCMBをマッピングすることにより、天文学者は、初期の宇宙からおよそどのように宇宙が進化してきたかについて、より多くを学ぼうと努めてきました。ビッグバンから378、000年。しかし、彼らの研究は、アラン・スターン(主任研究者 ニューホライズン ミッション)。

1991年に、ジョンストック(コロラド大学ボルダー校)とポールワイズマン(NASAのジェット推進研究所)とともに、スターン氏は「太陽系外のオールト雲のIRAS検索」というタイトルの研究を行いました。この研究では、EXOCを検索する目的で赤外線天文衛星(IRAS)のデータを使用することを提案しました。ただし、この研究は特定の波長と17スターシステムに焦点を当てたものですが、バクスターと彼のチームは、数万のシステムとより広い波長範囲のデータに依存していました。

バクスターと彼のチームがこの点で有用であると信じている他の現在および将来の望遠鏡には、南極のアムンセン・スコット南極観測所にある南極望遠鏡があります。チリのアタカマ宇宙望遠鏡とサイモンズ天文台。南極の気球搭載の大口径サブミリ波望遠鏡(BLAST)。ウェストバージナのグリーンバンク望遠鏡など。

「さらに、 ガイア 衛星は最近、銀河内の星の位置と距離を非常に正確にマッピングしました」とバクスターは付け加えました。 「これにより、exo-Oortクラウド検索のターゲットの選択が比較的簡単になります。の組み合わせを使用しました ガイア そして プランク 分析のデータ。」

彼らの理論をテストするために、バクスターとチームは、エキソオールト雲の熱放出のための一連のモデルを構築しました。 「これらのモデルは、既存の望遠鏡や観測値を考慮すれば、近くの星の周りのエキソオールト雲を検出する(または少なくともそれらの特性を制限する)ことが可能であることを示唆しました」と彼は言った。 「特に、モデルは、 プランク 衛星は、近くの星の周りに私たちのようなエキソオールト雲を検出する可能性があります。」

さらに、バクスターと彼のチームはまた、彼らが彼らの研究で検討したいくつかの星の周り、特にベガとフォルマルハウトシステムで信号のヒントを検出しました。このデータを使用して、これらの星から10,000〜100,000 AUの距離にあるEXOCの存在を制限することができました。これは、太陽とオールト雲の間の距離とほぼ一致します。

ただし、EXOCの存在を確認する前に、追加の調査が必要になります。これらの調査にはおそらく ジェームズウェッブ宇宙望遠鏡の間、この研究は天文学者にとってかなり重要な意味を持ちます。これは、太陽系外の研究に既存のCMBマップを使用しているからというだけではありません。バクスターが言うように:

「エキソオールトクラウドを検出するだけでも本当に興味深いでしょう。前述したように、私たちには独自のオールトクラウドが存在する直接的な証拠がないためです。エキソオールト雲が検出された場合は、原則として、惑星形成と原始惑星系円盤の進化に関連するプロセスについての洞察を得ることができます。たとえば、巨大な惑星を持つ星の周りにあるエキソオールトの雲しか検出されなかったとします。私たち自身のオート雲の形成に関する一般的な理論が示唆しているように、オート雲の形成が巨大惑星に接続されているというかなり説得力のある証拠を提供します。」

宇宙に関する知識が拡大するにつれて、科学者は私たちの太陽系が他の星系と共通しているものにますます興味を持つようになります。これは、次に、私たち自身のシステムの形成と進化についてさらに学ぶのに役立ちます。また、時間の経過とともに宇宙がどのように変化したか、そしておそらくいつの日か生命が見つかる可能性がある場所についてさえも、可能なヒントを提供します。

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