Paul M. Sutter er astrofysiker ved Ohio State University, programleder for Ask a Spaceman and Space Radio, og forfatter av Your Place in universet. Sutter bidro med denne artikkelen til Space.com «s Expert Voices: Op-Ed & Insights.
En gang i blant en ny komet kommer inn i det indre solsystemet, og krysser inn fra det ufattelige og ukjente dybden av rommet. Vanligvis en kilometer eller to over is og skitt, har den så langt levd et ganske begivenhetsløst liv, og kretser lat rundt solen langt utover sine planetfettere. Men nå, mens den skriker innover mot solen, strekker kometen seg en million kilometer lang hale av luftet gass og støv når kroppen begynner å rive seg fra de uventede kreftene.
Hvis den er heldig, kometen vil avslutte livet sitt raskt, stupe direkte i solen og gå i oppløsning i støv. Hvis det er uheldig, vil det overleve sin første passasje gjennom det indre solsystemet og spre et spor med rusk bak det. Og så vil det komme tilbake igjen. Og igjen. Med hver gang, hver mer torturistisk enn den forrige, mister den en del av seg selv, avtagende bane etter bane til den enten fordamper eller forblir låst i bane, inert og død.
Relatert: De varige mysteriene i det ytre solsystemet
Kometer lever i milliarder av år i lykksalig isolasjon, og vi får se dem bare når de «lukkes … noe som betyr at vi bare sporer dem i deres siste, tragiske øyeblikk.
Men hvor er disse kometene født? Hvor bor de? Hvordan finner de veien til en brennende undergang i hjertet av solsystemet?
Opprinnelseshistorie
For å finne ut av det, hjelper det at vi har hatt noen årtusener av å observere kometer å hente fra. Og begynnelsen på begynnelsen av 1700-tallet har vi visst at noen kometer dukker opp igjen på regelmessige, pålitelige sykluser – takket være Sir Edmund Halleys geniale applikasjoner av Newtons daværende splitter nye teori om universell tyngdekraft. Etter nok observasjoner er det greit nok til å tildele baner til disse kometene og oppdage deres opprinnelse, en region vi kaller den spredte disken, en ustabil ring av rusk like utenfor banen til Neptun.
Men mange kometer – kjent som langvarige kometer – dukker opp i utgangspunktet ingen steder, blusser opp når de krysser inn i det indre solsystemet, og dør så raskt. Hvor kommer de fra?
Den største vanskeligheten med å studere disse kometene er at uansett opprinnelse, så er det så langt unna at det er rett og slett umulig å observere dem i hjemmet deres direkte. Så vi kan ikke stole på dype rom undersøkelser for å fortelle oss om hjemmene deres. I stedet må vi utlede egenskapene til deres kometiske fødested fra oppførselen til de skjebnebudene som ble sendt oss. Og når vi gjør det, dukker det opp noen spennende ledetråder.
Først dukker disse langtidskometerne opp fra alle himmelretninger. Så uansett hvor kometer kaller hjem fordeles det jevnt, rundt solsystemet og ikke låst på en disk som alle andre.
For det andre dør kometer. De krasjer enten direkte inn i solen eller en planet, har et uheldig samspill med en gigantisk verden og blir sparket ut av solsystemet helt, eller ender opp med å tømme isen sin, slår av halene og gjør dem i det vesentlige umulige. De klarer kanskje bare en enkelt bane eller vedvarer i noen få tusen, men uansett hva er langt, langt mindre enn milliarder av år som solsystemet har vært et system. Så det betyr når en ny langtidskomet dukker opp i himmelen vår, er det virkelig en ny komet: Det er et kometerreservoar langt utenfor planetens rike, og det sender bare noen ganger en utsending innover.
Til slutt har disse langvarige kometer noe til felles. Gjennom nøye observasjoner kan astronomer rekonstruere hele banen sin, og finne deres aphelion – deres lengste avstand fra solen. Og mange kometer, som først bemerket av astronomen Jans Oort, deler et aphelion rundt 20.000 AU, eller 20.000 ganger avstanden fra solen enn jorden.
Et sfærisk arrangement med en bestemt tykkelse som av og til sender en av medlemmene innover. Som helvete. En sky.
Oort-skyen: hjem til kometer.
Relatert: Å leve på en komet: «Dirty Snowball» Fakta forklart (Infografisk)
Rip tidevann
Selvfølgelig er vi ikke helt sikre på hvor stor Oort skyen er eller hvor mange medlemmer som kaller den hjem. For å finne ut av det stole på datasimulering etter datasimulering, med tanke på banene til planetene, modeller for dannelsen av solsystemet og banene til kjente kometer. Til sammen tegner dette et bilde av en enorm og voldsom tom struktur som strekker seg fra 2000 til 200.000 AU og inneholder oppover en billion billioner gjenstander minst en kilometer bred, og utallige flere.
200 000 AU er ganske svimlende – det er omtrent 3 lysår unna. På det avstandsnivået er kometene nesten helt avsides, bare knapt festet til solen vår gjennom en svak usynlig streng av På grunn av den svake forbindelsen, føler de ikke noe behov for å slå seg ned i en ring eller plate, og ordner seg naturlig inn i et skall.
Hva mer, med solens trekk så lite, kometer er svært utsatt for andre, utenlandske forslag. En vandrende forbipasserende stjerne eller en gigantisk molekylær sky kan utøve en ekstra gravitasjonssleep på dem, destabilisere dem og sende noen spredning utover i det interstellare tomrummet … og andre bryr seg innover til deres til slutt undergang.
Men den største innflytelseskilden der ute er ingen ringere enn selve Melkeveisgalaksen. Det er et spørsmål om tetthet: Den generelle ordningen av stjerner og tåker på den ene siden av solsystemet er litt litt annerledes enn hos den andre. Dette kalles «galaktisk tidevann», fordi det er nøyaktig samme fysikk – forskjeller i tetthet fra den ene siden til den andre – som gir opphav til havvann. Her på jorden, dypt inne i solens tyngdekraft, de forskjeller i galaktisk tetthet ikke … vel, gjør en forskjell. Men i Oort-skyen gjør de det.
Når disse kometerne finner vei i sine lange, langsomme baner, kan de oppleve en ekstra tyngdebåt fra galaktisk tidevann. Når kometen befinner seg på aphelion, sitt lengste punkt fra solen, kan den kanskje bare bli oppmuntret til å bevege seg en liten bit lenger ut enn sist. Og måten banen går på, hvis stien blir strukket i en retning, må krympe i den andre; i dette tilfellet bringer den ekstra trekkingen fra galaksen ved aphelion ironisk nok kometen enda nærmere solen når den fortsetter i sin bane.
Til slutt vil den konstante trekkingen forme kometen » s bane til slike ekstremer at den faller ned i det indre solsystemet, hvor tyngdekraften til solen og planetene endre sin bane ytterligere og forsegle skjebnen.
- Nyfunnet «Farout» er den fjerneste solsystemkroppen som noen gang er oppdaget
- Kuiper Belt Objects: Fakta om Kuiper Belt & amp; KBO-er
- Kometer fra kanten av solsystemet som sannsynligvis ikke treffer jorden
Lær mer ved å lytte til episoden «Hva skjer når galakser kolliderer?» på Ask A Spaceman-podcasten, tilgjengelig på iTunes og på nettet på http://www.askaspaceman.com. Takk til Marshall S. for spørsmålene som førte til dette stykket! Still ditt eget spørsmål på Twitter ved å bruke #AskASpaceman eller ved å følge Paul @PaulMattSutter og facebook.com/PaulMattSutter. Følg oss på Twitter @Spacedotcom og på Facebook.