Paul M. Sutter er astrofysiker ved The Ohio State University, vært for Ask a Spaceman and Space Radio, og forfatter til Your Place in universet. Sutter bidrog med denne artikel til Space.com’s ekspertstemme: Op-Ed & Indsigt.
En gang imellem en gang ny komet kommer ind i det indre solsystem og krydser ind fra den uudtænkelige og ukendte dybde af rummet. Typisk en kilometer eller to på tværs af is og snavs har den hidtil levet et ret begivenhedsrigt liv, der dovent kredser om solen langt ud over sine planetfætre. Men nu, når det skriger indad mod solen, strækker kometen en million kilometer lang hale af udluftet gas og støv, når kroppen begynder at rive sig væk fra de uventede kræfter.
Hvis den er heldig, kometen vil afslutte sit liv hurtigt, kaste direkte ind i solen og gå i opløsning i støv. Hvis det er uheldig, vil det overleve sin første passage gennem det indre solsystem og sprede et spor af affald bag det. Og så vil det komme tilbage igen. Og igen. Med hver passage, hver mere torturerende end den sidste, mister den en del af sig selv, der aftager kredsløb efter kredsløb, indtil den enten fordamper eller forbliver låst i kredsløb, inaktiv og død.
Relateret: De udholdende mysterier i det ydre solsystem
Kometer lever i milliarder af år i salig isolation, og vi får kun se dem, når de lukker… hvilket betyder, at vi kun sporer dem i deres sidste, tragiske øjeblikke.
Men hvor er disse kometer født? Hvor bor de? Hvordan finder de vej til en brændende undergang i hjertet af solsystemet?
Oprindelseshistorie
For at finde ud af det hjælper det, at vi “har haft et par årtusinder med at observere kometer at tegne fra. Og begyndelsen i begyndelsen af 1700’erne har vi kendt, at nogle kometer dukker op igen på regelmæssige, pålidelige cyklusser – takket være Sir Edmund Halleys geniale anvendelser af Newtons daværende spanking-nye teori om universel tyngdekraft. Efter nok observationer er det ligetil nok til at tildele baner til disse kometer og opdage deres oprindelse, en region, vi kalder den spredte disk, en ustabil ring af affald lige uden for Neptuns bane.
Men mange kometer – kendt som langvarige kometer – dukker stort set ingen steder op, blusser op, når de krydser ind i det indre solsystem og dør derefter straks. Hvor kommer de fra?
Det største problem med at studere disse kometer er, at uanset hvad deres oprindelse måtte være, er det så langt væk, at det er direkte umuligt at observere dem i deres hjemmemiljø direkte. Så vi kan ikke stole på dybe rum undersøgelser for at fortælle os om deres hjem. I stedet for må vi udlede egenskaberne ved deres kometiske fødested ud fra de ulykkelige budbringers adfærd, der blev sendt vores vej. Og når vi gør det, dukker der nogle få spændende spor op.
For det første vises disse langvarige kometer fra alle himmelretninger. Så uanset hvor kometer kalder hjem, fordeles det jævnt og omgiver solsystemet og ikke låst på en disk som alle andre.
For det andet dør kometer. De styrter enten direkte ind i solen eller en planet, har en uheldig interaktion med en kæmpeverden og bliver sparket ud af solsystemet helt eller ender med at udmatte deres is, slukke for deres haler og gøre dem i det væsentlige umulige. De klarer måske kun en enkelt bane eller fortsætter i nogle få tusinde, men uanset hvad er det langt, langt mindre end de milliarder år, som solsystemet har været et system. Så det betyder, når en ny langvarig komet vises i vores himmel, det er virkelig en ny komet: Der er et kometerreservoir langt ud over planeternes rige, og det sender kun lejlighedsvis en udsending indad.
Endelig har disse langvarige kometer noget til fælles. Gennem omhyggelige observationer kan astronomer rekonstruere hele deres baner og finde deres aphelion – deres fjerneste afstand fra solen. Og mange kometer, som først bemærket af astronomen Jans Oort, deler en aphelion omkring 20.000 AU eller 20.000 gange afstanden fra solen end Jorden.
Et sfærisk arrangement med en bestemt tykkelse, der lejlighedsvis sender en af dets medlemmer indad. Som helvede. En sky.
Oort-skyen: hjem til kometerne.
Relateret: At bo på en komet: “Dirty Snowball” Fakta forklaret (Infografik)
Rip tidevand
Vi er selvfølgelig ikke helt sikre på, hvor stor Oort skyen er, eller hvor mange medlemmer der kalder det hjem. For at finde ud af det, stole på computersimulering efter computersimulering under hensyntagen til planetenes kredsløb, modeller til dannelsen af solsystemet og stierne til kendte kometer. Samlet tegner dette et billede af en enorm og utrolig tom struktur, der spænder fra 2.000 til 200.000 AU og indeholder op til en billion genstande mindst en kilometer bred og utallige flere.
200.000 AU er en ganske svimlende afstand – der er omkring 3 lysår væk. På dette niveau af fjernhed er kometerne næsten helt afsides, bare knap knyttet til vores sol gennem en svag usynlig streng af tyngdekraften. På grund af den svage forbindelse føler de ikke noget behov for at slå sig ned i en ring eller disk og naturligt placere sig i en skal.
Hvad mere er, med solens træk så lille, kometer er meget modtagelige for andre, udenlandske forslag. En vandrende forbipasserende stjerne eller en kæmpe molekylær sky kan udøve en ekstra tyngdekraft på dem, destabilisere dem og sende nogle spredte udad i det interstellære tomrum … og andre, der bryder sig indad til deres til sidst undergang. / p>
Men måske den største kilde til indflydelse derude er ingen ringere end selve Mælkevejsgalaksen. Det er et spørgsmål om tætheder: Den generelle placering af stjerner og tåger på den ene side af solsystemet er lidt lidt anderledes end hos den anden. Dette kaldes “galaktisk tidevand”, fordi det er nøjagtig den samme fysik – forskelle i tæthed fra den ene side til den anden – der giver anledning til havets tidevand. Her på Jorden, dybt inde i solens tyngdekraft, de forskelle i galaktisk tæthed gør ikke… godt, gør en forskel. Men i Oort-skyen gør de det.
Da disse kometer finder vej i deres lange, langsomme baner, kan de opleve en ekstra tyngdekraft slæbebåd fra galaktisk tidevand. Når kometen er ved aphelion, dens fjerneste punkt fra solen, bliver den måske bare opmuntret til at bevæge sig en smule længere ud end sidste gang. Og den måde, som kredsløb fungerer, hvis stien strækkes i en retning, skal krympe i den anden; i dette tilfælde bringer den ekstra træk fra galaksen ved aphelion ironisk nok kometen endnu tættere på solen, når den fortsætter i sin bane.
Til sidst vil den konstante træk forme kometen ” s bane til sådanne ekstremer, at den dypper ned i det indre solsystem, hvor solens og planets tyngdekraft ændre sin bane yderligere og forsegle dens skæbne.
- Nyt fundet “Farout” er den fjerneste solsystemkrop, der nogensinde er set
- Objekter fra Kuiper Belt: Fakta om Kuiper Belt & amp; KBO’er
- Kometer fra kanten af solsystemet, der sandsynligvis ikke rammer jorden
Lær mere ved at lytte til episoden “Hvad sker der, når galakser kolliderer?” på podcasten Ask A Spaceman, tilgængelig på iTunes og på internettet på http://www.askaspaceman.com. Tak til Marshall S. for de spørgsmål, der førte til dette stykke! Stil dit eget spørgsmål på Twitter ved hjælp af #AskASpaceman eller ved at følge Paul @PaulMattSutter og facebook.com/PaulMattSutter. Følg os på Twitter @Spacedotcom og på Facebook.