Paul M. Sutter jest astrofizykiem z Ohio State University, prowadzącym Ask a Spaceman and Space Radio i autorem Your Place in wszechświat. Sutter udostępnił ten artykuł w Expert Voices: Op-Ed & Insights w Space.com.
Co jakiś czas Nowa kometa wkracza do wnętrza Układu Słonecznego, lecąc z niezgłębionych i niezbadanych głębin kosmosu. Zwykle na milę lub dwie szerokości lodu i ziemi, jak dotąd prowadziła raczej spokojne życie, leniwie krążąc wokół Słońca daleko poza swoimi planetarnymi kuzynami. Ale teraz, gdy wrzeszczy do wewnątrz w kierunku słońca, kometa rozciąga się na miliony mil w ogonie upuszczonego gazu i pyłu, gdy jej ciało zaczyna się rozrywać od nieoczekiwanych sił.
Jeśli tak na szczęście kometa szybko zakończy swoje życie, zanurzając się bezpośrednio w Słońcu i rozpadając w pył. Jeśli mu się poszczęści, przeżyje swoje pierwsze przejście przez wewnętrzny Układ Słoneczny, rozpościerając za sobą smugę gruzu. A potem wróci znowu. I znowu. Z każdym przejściem, każdym bardziej męczącym od ostatniego, traci część siebie, malejąca orbita za orbitą, aż albo wyparuje, albo pozostanie zablokowana na orbicie, bezwładna i martwa.
Powiązane: Trwałe tajemnice zewnętrznego układu słonecznego
Komety żyją miliardy lat w błogiej izolacji i możemy je zobaczyć tylko wtedy, gdy są blisko… co oznacza, że śledzimy je tylko w ostatnich, tragicznych chwilach.
Ale gdzie rodzą się te komety? Gdzie oni żyją? Jak odnajdują drogę do ognistej zagłady w sercu Układu Słonecznego?
Historia pochodzenia
Aby to rozgryźć, pomocne jest to, że mieliśmy kilka tysięcy lat obserwacji komet, z których możemy czerpać. Od początku XVIII wieku wiedzieliśmy, że niektóre komety pojawiają się ponownie w regularnych, niezawodnych cyklach – dzięki genialnemu zastosowaniu ówczesnej nowej teorii Newtona o uniwersalnej grawitacji. Po wystarczającej liczbie obserwacji wystarczy przypisać orbity tym kometom i odkryć ich pochodzenie, region, który nazywamy dyskiem rozproszonym, niestabilnym pierścieniem szczątków tuż za orbitą Neptuna.
Ale wiele komet – znanych jako komety długookresowe – pojawia się praktycznie znikąd, wybuchają, gdy przechodzą do wewnętrznego Układu Słonecznego, a następnie szybko giną. Skąd one się biorą?
Główna trudność w badaniu tych komet polega na tym, że niezależnie od ich pochodzenia, jest tak daleko, że wręcz niemożliwe jest ich bezpośrednie obserwowanie w ich środowisku domowym. Nie możemy więc polegać na kosmosie ankiety, aby powiedzieć nam o ich domach. Zamiast tego musimy wywnioskować właściwości ich kometarnego miejsca narodzin na podstawie zachowania niefortunnych posłańców wysłanych w naszą stronę. A kiedy to zrobimy, pojawia się kilka intrygujących wskazówek.
Po pierwsze, te długotrwałe komety pojawiają się ze wszystkich stron nieba. Tak więc wszędzie tam, gdzie komety nazywają dom, jest rozmieszczone równomiernie, otaczając Układ Słoneczny i nie jest zamknięte w dysku, jak wszyscy inni.
Po drugie, komety giną. Albo zderzają się bezpośrednio ze słońcem lub planetą, mają niefortunną interakcję z gigantycznym światem i zostają całkowicie wyrzuceni z Układu Słonecznego, albo kończą się wyczerpaniem lodu, wyłączając ogony i sprawiając, że są zasadniczo niewykrywalne. Mogą przetrwać tylko jedną orbitę lub przetrwać kilka tysięcy, ale tak czy inaczej jest to znacznie mniej niż miliardy lat, w których Układ Słoneczny był układem. To oznacza, że nowa kometa o długim okresie pojawia się na naszym niebie, to naprawdę nowa kometa: istnieje rezerwuar komet daleko poza królestwem planet i tylko czasami wysyła emisariusza do wewnątrz.
Wreszcie, te długotrwałe komety mają coś wspólnego. Dzięki uważnym obserwacjom astronomowie mogą zrekonstruować całe swoje orbity i znaleźć ich aphelium – ich najdalszą odległość od Słońca. A wiele komet, jak po raz pierwszy zauważył astronom Jans Oort, dzieli aphelium około 20 000 jednostek astronomicznych, czyli 20 000 razy większą od Słońca niż Ziemia.
Sferyczny układ o określonej grubości, który czasami wysyła jedną z swoich członków do wewnątrz. Jak diabli. Chmura.
Chmura Oorta: dom komet.
Pokrewne: Życie na komecie: „Brudna śnieżka” Wyjaśnienie faktów (infografika)
Rip tide
Oczywiście nie jesteśmy do końca pewni, jak duża jest chmura Oort ani ilu członków nazywa ją domem. Aby to zrozumieć, polegają na symulacji komputerowej po symulacji komputerowej, biorąc pod uwagę orbity planet, modele formowania się układu słonecznego i tory znanych komet. Razem to tworzy obraz ogromnej i niesamowicie pustej struktury obejmującej od 2 000 do 200 000 jednostek astronomicznych AU i zawierającej ponad bilion obiektów o szerokości co najmniej mili i niezliczonych więcej.
200 000 AU to dość oszałamiająca odległość – to około 3 lata świetlne stąd. Na tym poziomie oddalenia komety są prawie całkowicie na uboczu, ledwo przyczepione do naszego Słońca przez słaby niewidzialny ciąg grawitacja. Z powodu tego słabego połączenia nie czują potrzeby osadzania się w pierścieniu lub dysku i naturalnie układają się w skorupę.
Co więcej, przy tak niewielkim przyciąganiu słońca, komety są bardzo podatne na inne, obce sugestie. Wędrująca, przelatująca gwiazda lub gigantyczny obłok molekularny mogą wywierać na nie dodatkowe przyciąganie grawitacyjne, destabilizując je i wysyłając część rozproszoną na zewnątrz w międzygwiazdową pustkę… a inne kierując się do wewnątrz ku ich ostatecznej zagładzie.
Ale być może największym źródłem wpływów jest nikt inny jak sama galaktyka Droga Mleczna. To kwestia gęstości: ogólny układ gwiazd i mgławic po jednej stronie Układu Słonecznego jest trochę trochę inny niż na drugim. Nazywa się to „przypływem galaktycznym”, ponieważ jest to dokładnie ta sama fizyka – różnice w gęstości z jednej strony na drugą – które powodują przypływy oceanu. Tutaj na Ziemi, głęboko w studni grawitacyjnej Słońca, te różnice w gęstości galaktycznej nie… cóż, mają znaczenie. Ale w chmurze Oort tak się dzieje.
Gdy te komety poruszają się po długich, powolnych orbitach, mogą doświadczyć dodatkowego przyciągania grawitacyjnego od galaktyczny przypływ. Kiedy kometa znajduje się na aphelium, najdalszym punkcie od Słońca, może po prostu zostać zachęcona do przesunięcia się nieco dalej niż ostatnio. A sposób, w jaki orbity działają, jeśli ścieżka zostanie rozciągnięta w jednym kierunku, musi się skurczyć w drugim; w tym przypadku dodatkowe szarpanie galaktyki na aphelium ironicznie przybliża kometę jeszcze bliżej Słońca, gdy porusza się ona po swojej orbicie.
Ostatecznie ciągłe szarpanie ukształtuje kometę. ” orbituje do takich skrajności, że zanurza się w wewnętrznym Układzie Słonecznym, gdzie grawitacja Słońca i planet jeszcze bardziej zmienić jego trajektorię, przypieczętowując jego los.
- Nowo odkryta „Farout” jest najdalszym ciałem Układu Słonecznego, jakie kiedykolwiek zauważono
- Obiekty Pasa Kuipera: Fakty dotyczące Pasa Kuipera & amp; KBO
- Komety z krawędzi Układu Słonecznego raczej nie uderzą w Ziemię
Dowiedz się więcej, słuchając odcinka „Co się dzieje, gdy zderzają się galaktyki?” w podcastie Ask A Spaceman, dostępnym w iTunes i w Internecie pod adresem http://www.askaspaceman.com. Dzięki Marshallowi S. za pytania, które doprowadziły do powstania tego artykułu! Zadaj własne pytanie na Twitterze, używając #AskASpaceman lub obserwując Paula @PaulMattSutter i facebook.com/PaulMattSutter. Śledź nas na Twitterze @Spacedotcom i na Facebooku.