Πώς σχηματίστηκε το σύννεφο Oort; Μια νέα προσομοίωση αποκαλύπτει την προέλευσή της

Το σύννεφο Oort, η πιο μακρινή περιοχή του ηλιακού μας συστήματος, ανακαλύφθηκε από τον Jan Hendrik Oort. Είναι μια γιγαντιαία δομή που αποτελείται από δισεκατομμύρια (αν όχι τρισεκατομμύρια) σχετικά μικρών παγωμένων και βραχωδών αντικειμένων, και σε αντίθεση με το υπόλοιπο ηλιακό μας σύστημα (το οποίο είναι επίπεδο σαν δίσκος), πιστεύεται ότι το Νέφος του Όορτ είναι σφαιρικό.

Τώρα, αστρονόμοι από το Αστεροσκοπείο του Λέιντεν παρήγαγαν την πρώτη προσομοίωση για να εμφανίσουν τον σχηματισμό και την πρώιμη εξέλιξη του νέφους.

Οι θεωρίες που προσπάθησαν να περιγράψουν την εξέλιξη του νέφους του Oort είναι διάσπαρτες και δύσκολο να συμβιβαστούν. Κάποιοι εστιάζουν περισσότερο στον σχηματισμό, άλλοι ασχολούνται περισσότερο με τη σχέση με τη θέση του Ήλιου μέσα στον γαλαξία μας. Η ομάδα του Leiden συνέδεσε διάφορα μέρη αυτών των θεωριών και προσομοίωσε την ανάπτυξη του νέφους για ένα δισεκατομμύριο χρόνια.

Για να φτάσουμε στις απαρχές του νέφους Oort, πρέπει να φτάσουμε στις απαρχές του ηλιακού μας συστήματος. Το ηλιακό σύστημα ξεκίνησε μέσα σε μια ακατάστατη σκονισμένη ομίχλη αιωρούμενη γύρω από τον Ήλιο. Οι πλανήτες και τα πάντα στο ηλιακό σύστημα σχηματίστηκαν με την πήξη των πάντων βαρυτικά πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό είναι ένα σημαντικό μέρος της ιστορίας, γιατί αν σχηματιστεί πολύ νωρίς ή πολύ αργά, το σύννεφο Oort δεν θα μπορούσε να δημιουργηθεί. Το καλύτερο σενάριο είναι αυτό στο οποίο ο Ήλιος ξεφεύγει από το αστρικό σμήνος του ακριβώς την καλύτερη στιγμή για να αποφύγει την απώλεια πάρα πολλών αντικειμένων, επιτρέποντας έτσι το σχηματισμό του νέφους Oort.

Άλλα κρίσιμα γεγονότα έπρεπε να πραγματοποιηθούν για να καταστεί δυνατή η διαμόρφωση της δομής. Πολλαπλές συναντήσεις με διερχόμενα αστέρια και τα παλιρροϊκά βαρυτικά εφέ του Γαλαξία μας έπαιξαν ρόλο, βοηθώντας το σύννεφο του Oort να σχηματιστεί περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια αφότου ο Ήλιος είχε διαφύγει από το αστρικό σμήνος του.

Αυτές οι διαδικασίες μπορούν να προβληθούν στο παρακάτω κινούμενο σχέδιο. Στο animation, ο Ήλιος βρίσκεται σε τροχιά γύρω από το γαλαξιακό κέντρο, περνώντας κοντά σε μια θάλασσα αστεροειδών που εκτοξεύονται από υποθετικούς πλανήτες από άλλα συστήματα, με αποτέλεσμα το σύννεφο Oort.

Η αντίθετη διαδικασία μπορεί επίσης να συμβεί - πάρα πολλές αλληλεπιδράσεις με άλλα συστήματα και ο γαλαξίας μπορεί να προκαλέσει την απώλεια πολλών αντικειμένων, τα οποία στη συνέχεια θα κατέληγαν στο διαστρικό διάστημα. Αυτή είναι επίσης η πιθανή προέλευση του ελεύθερα επιπλούμενου Oumuamua που προκάλεσε μεγάλη αναταραχή καθώς περνούσε από το ηλιακό μας σύστημα.

Οι αστεροειδείς από τη μεταφορική ζώνη μπορούν επίσης να περάσουν από την τροχιά των γιγάντιων πλανητών, Δία, Κρόνο, Ουρανό, Ποσειδώνα. Αυτά τα αντικείμενα τοποθετούνται σε μια ακανόνιστη τροχιά και μπορούν να έχουν μια περιοδική σχέση με τον Δία και τον Κρόνο, που ονομάζεται τροχιακός συντονισμός. Η αντήχηση δημιουργεί ένα χαοτικό περιβάλλον γι 'αυτούς και μερικοί κλωτσούνται σε διαφορετική τροχιά.

Ωστόσο, οι γίγαντες του φυσικού αερίου δεν θα μπορούσαν να έχουν συμβάλει πολύ στο σχηματισμό του νέφους Oort. Η μελέτη έδειξε ότι το χρονοδιάγραμμα εκτίναξης είναι πολύ σύντομο για να συνεισφέρει σημαντικά.

Ένα άλλο σημαντικό στοιχείο από τη μελέτη είναι η προσομοίωση μιας και μόνο ζωής αστεροειδούς. Οι επιστήμονες απεικόνισαν την εξέλιξη ενός αστεροειδούς που είχε αλληλεπίδραση συντονισμού με τον Δία. Λόγω αυτού του συντονισμού, η τροχιά του αλλάζει διαδοχικά για 2 εκατομμύρια χρόνια. Μπορείτε να δείτε το χρονοδιάγραμμα να αυξάνεται σημαντικά και επίσης τη συγκλονιστική αύξηση της απόστασης από την τροχιά του Ποσειδώνα (με κόκκινο).

Στο τέλος, αστεροειδείς από τη ζώνη μεταφοράς από τους γίγαντες παράλληλα με πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις με παλιρροϊκές δυνάμεις από τον γαλαξία μας βοήθησαν στο σχηματισμό του νέφους Oort. Το ίδιο φαινόμενο προκάλεσε την επανεισαγωγή 0,2 έως 0,6 αντικειμένων το χρόνο. Επιπλέον, η τροχιά του Ήλιου κοντά σε μια θάλασσα με σύννεφο Oort από γειτονικά αστέρια μπορεί να έχει προκαλέσει την απαγωγή πολλών αντικειμένων, όπως η Sedna.

Η αρχική μελέτη βρίσκεται στην προεκτύπωση για την Αστρονομία και την Αστροφυσική. Ανησυχώντας για τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, οι συγγραφείς πρόσθεσαν την κατανάλωση ενέργειας για να δημιουργήσουν μια τόσο μεγάλη προσομοίωση:«Αυτό έχει ως αποτέλεσμα περίπου 2 MWh ηλεκτρικής ενέργειας http://green-algorithms.org/), που καταναλώνεται από τον Εθνικό Ολλανδικό υπερυπολογιστή.