что находится за облаком оорта
Спросите Итана №2: познакомьтесь с Облаком Оорта
Великий дуб астрономии срублен, и без его тени мы потеряны.
Субраманьян Чандрасекар, о смерти Яна Хендрика Оорта
Один из читателей спрашивает:
Обнаруживали ли когда-либо объекты, принадлежащие Облаку Оорта, на своём месте, а не только когда они пролетают внутри нашей Солнечной системы? Я думаю, что любое обнаружение такового объекта можно сделать только через покрытие или микролинзирование.
Отличный вопрос. Вы, наверно, знаете, что до ближайшей к нам звезды четыре световых года, но наша Солнечная система имеет размер всего в 50 раз больший, чем расстояние от Земли до Солнца (астрономическая единица, а.е.). А это всего лишь 0.08% от светового года.
Объекты, находящиеся на таком расстоянии, в поясе Койпера, часто подвергаются гравитационному воздействию (обычно Нептуна) и выстреливаются внутрь Солнечной системы, где они могут превратиться в комету, если пройдут слишком близко к Солнцу. Но кометы приходят к нам не только оттуда.
Далеко за поясом Койпера находится Облако Оорта, на расстоянии около 50000 а.е. от Солнца, что составляет почти 1 световой год. Иногда мы наблюдаем комету, проходящую через Солнечную систему – и вместо периода обращения чуть менее ста лет, чего можно было бы ожидать от объекта из пояса Койпера, её период может составлять 100000 лет. Такие долгопериодические кометы, вроде кометы Макнота (выше на снимке), встречаются часто, а их орбиты скорее всего не связаны с влиянием Нептуна.
Облако Оорта
Они, по общему мнению, приходят из Облака Оорта, наличие которого предсказал Ян Оорт в 1950 году. Из-за огромного расстояния до него и отсутствия в нём светящихся объектов, а также из-за того, что расстояние не позволяет рассмотреть отражённый этими объектами свет, они остаются невидимыми.
Но можно ли их как-то обнаружить? В принципе, да.
Гравитационное микролинзирование случается, когда не светящийся объект проходит перед яркой звездой, временно усиливая свет, видимый с нашей планеты. К сожалению, масса большинства объектов Облака так мала (не более 10 15 кг), или одной миллиардной доли массы Земли, что микролинзирование, вызванное ими, в тысячу раз слабее, чем мы сможем зафиксировать на современном оборудовании.
Поэтому ни одного объекта из этого Облака не было зафиксировано – мы видим их только, если они подлетают к нам достаточно близко.
Но не все объекты становятся кометами. Исключение составляет малая планета Седна (на снимке выше).
В отличие от большинства тех объектов, которые мы видели, Седна велика (порядка 1000 км в диаметре и порядка 10 21 кг весом), или в миллион раз больше типичной кометы. Заметили мы её лишь потому, что мы искали объекты за орбитой Нептуна, и случайно наткнулись на очень удалённый объект.
Седна совершает оборот за 11000 лет, что доказывает её происхождение далеко за пределами Солнечной системы, но тем не менее, гравитационно она привязана к нам. Поскольку она не заходит в пояс Койпера, Нептун не мог на неё повлиять, а значит, она родом из Облака Оорта – это единственный настолько далёкий объект, не являющийся кометой, который мы смогли заметить.
Крупнейшие объекты за пределами орбиты Нептуна
И, хотя мы никогда не наблюдали объекты Облака непосредственно в самом Облаке, мы знаем об одном объекте родом оттуда, который сейчас возвращается обратно, и который не является кометой.
Пояс Койпера и Облако Оорта
Солнечная система > Пояс Койпера и Облако Оорта
Пояс Койпера и Облако Оорта – области Солнечной системы: где находится, описание и характеристика с фото, интересные факты, исследование, открытие, объекты.
После обнаружения Плутона в 1930 году ученые стали предполагать, что это не самый отдаленный объект в системы. Со временем они отмечали движения других объектов и в 1992 году нашли новый участок. Давайте рассмотрим интересные факты о Поясе Койпера.
Интересные факты о Поясе Койпера
Определение Пояса Койпера
Начать объяснение нужно с того, где находится Пояс Койпера. Его можно найти за чертой орбиты планеты Нептун. Напоминает Пояс астероидов между Марсом и Юпитером, потому что располагает остатками от формирования Солнечной системы. Но по размерам в 20-200 раз крупнее него. Если бы не влияние Нептуна, то осколки слились и смогли сформировать планеты.
Обнаружение и имя Пояса Койпера
Впервые о присутствии других объектов заявил Фрекрик Леонард, назвавший их ультра-нептуновыми небесными телами за чертой Плутона. Тогда Армин Лейшнер посчитал, что Плутон может выступать всего лишь одним из многих долгопериодических планетных объектов, которые еще предстоит отыскать. Ниже представлены крупнейшие объекты Пояса Койпера.
Крупнейшие объекты пояса Койпера
| Название | Экваториальный диаметр | Большая полуось, а. е. | Перигелий, а. е. | Афелий, а. е. | Период обращения вокруг Солнца (лет) | Открыт |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Эрида | 2330 +10 /−10. | 67,84 | 38,16 | 97,52 | 559 | 2003 i |
| Плутон | 2390 | 39,45 | 29,57 | 49,32 | 248 | 1930 i |
| Макемаке | 1500 +400 /−200 | 45,48 | 38,22 | 52,75 | 307 | 2005 i |
| Хаумеа | 43,19 | 34,83 | 51,55 | 284 | 2005 i | |
| Харон | 1207 ± 3 | 39,45 | 29,57 | 49,32 | 248 | 1978 |
| 2007 OR10 | 875-1400 | 67,3 | 33,6 | 101,0 | 553 | 2007 i |
| Квавар | 43,61 | 41,93 | 45,29 | 288 | 2002 i | |
| Орк | 946,3 +74,1 /−72,3 | 39,22 | 30,39 | 48,05 | 246 | 2004 i |
| 2002 AW197 | 940 | 47,1 | 41,0 | 53,3 | 323 | 2002 i |
| Варуна | 874 | 42,80 | 40,48 | 45,13 | 280 | 2000 i |
| Иксион | i | |||||
| 2002 UX25 | 681 +116 /−114 | 42,6 | 36,7 | 48,6 | 278 | 2002 i |
В 1943 году Кеннет Эджворт опубликовал статью. Он писал, что материал за Нептуном слишком рассредоточен, поэтому не может слиться в более крупное тело. В 1951 году в обсуждение вступает Джерард Койпер. Он пишет о диске, появившемся в начале эволюции Солнечной системы. Идея с поясом всем понравилась, потому что она объясняла откуда прибывают кометы.
В 1980 году Хулио Фернандес определил, что Пояс Койпера находится на удаленности в 35-50 а.е. В 1988 году появляются компьютерные модели на основе его расчетов, которые показали, что Облако Оорта не может отвечать за все кометы, поэтому идея с поясом Койпера обретала больше смысла.
В 1987 году Дэвид Джуитт и Джейн Лу занялись активными поисками объектов, используя телескопы в Национальной обсерватории Кит-Пика и Обсерваторию Серро-Тололо. В 1992 году они объявили об открытии 1992 QB1, а через 6 месяцев – 1993 FW.
Во многих статьях авторы начали называть гипотетический участок поясом Койпера, которое и закрепилось как официальное наименование.
Но многие не согласны с этим названием, потому что Джерард Койпер имел в виду нечто иное и все почести следует отдать Фернандесу. Из-за возникших споров в научных кругах предпочитают использовать термин «транс-нептунианские объекты».
Состав Пояса Койпера
Как выглядит состав Пояса Койпера? На территории пояса проживают тысячи объектов, а в теории насчитывают 100000 с диаметром, превышающим 100 км. Полагают, что все они состоят из льда – смесь легких углеводородов, аммиака и водяного льда.
Изображение крупнейших объектов Пояса Койпера
На некоторых объектах нашли водяной лед, а в 2005 году Майкл Браун определил, что на 50000 Кваваре есть водяной лед и гидрат аммиака. Оба этих вещества исчезли в процессе развития Солнечной системы, а значит на объекте есть тектоническая активность или же произошло метеоритное падение.
В поясе зафиксировали крупные небесные тела: Квавар, Макемаке, Хаумеа, Орк и Эриду. Они и стали причиной того, что Плутон сместили в категорию карликовых планет.
Изучение Пояса Койпера
В 2006 году НАСА отправили к Плутону зонд Новые Горизонты. Он прибыл в 2015 году, впервые продемонстрировав «сердце» карлика и бывшей 9-й планеты. Теперь он отправляется в сторону пояса, чтобы рассмотреть его объекты.
О поясе Койпера мало информации, поэтому он скрывает огромное количество комет. Наиболее известная – комета Галлея с периодичностью в 16000-200000 лет.
Будущее Пояса Койпера
Джерард Койпер полагал, что ТНО не будут существовать вечно. Пояс охватывает в небе примерно 45 градусов. Объектов много, и они постоянно сталкиваются, превращаясь в пыль. Многие считают, что пройдут сотни миллионов лет и от пояса ничего не останется. Будем надеяться, что миссия Новые Горизонты доберется раньше!
Тысячелетиями человечество наблюдало за прибытием комет и пыталось понять, откуда они берутся. Если при сближении со звездой ледяной покров испаряется, то они должны располагаться на большой отдаленности.
Со временем ученые пришли к выводу, что за чертой планетарных орбит находится масштабное облако с ледяными и каменными телами. Его назвали Облаком Оорта, но оно все еще существует в теории, потому что мы не можем его увидеть.
Определение Облака Оорта
В 1950-м году Ян Оорт оживил концепцию и сумел даже объяснить принципы поведения долгосрочных комет. Существование облака не доказано, но его признали в научных кругах.
Структура и состав облака Оорта
Полагают, что облако способно располагаться в 100000-200000 а.е. от Солнца. Состав Облака Оорта включает две части: сферическое внешнее облако (20000-50000 а.е.) и дисковое внутреннее (2000-20000 а.е.). Во внешнем проживают триллионы тел с диаметром в 1 км и миллиарды 20-километровых. Сведений об общей массе нет. Но если комета Галлея выступает типичным телом, то подсчеты выводят на цифру в 3 х 10 25 кг (5 земель). Ниже представлен рисунок строения Облака Оорта.
Строение облака Оорта
Большая часть комет наполнена водой, этаном, аммиаком, метаном, цианидом водорода и монооксидом углерода. На 1-2% может состоять из астероидных объектов.
Происхождение облака Оорта
Исследование от ученых НАСА показало, что огромный объем облачных объектов выступает результатом обмена между Солнцем и соседними звездами. Компьютерные модели показывают, что галактические и звездные приливы меняют кометные орбиты, делая их более круглыми. Возможно, именно поэтому Облако Оорта принимает форму сферы.
Симуляции также подтверждают, что создание внешнего облака согласуется с идеей того, будто Солнце появилось в скоплении из 200-400 звезд. Древние объекты могли повлиять на формирование, потому что их было больше и чаще сталкивались.
Кометы из Облака Оорта
Полагают, что эти объекты спокойно дрейфуют в Облаке Оорта, пока не выйдут из привычного маршрута из-за гравитационного толчка. Так они становятся долгопериодическими кометами и наведываются во внешнюю систему.
Сравнение размеров облака Оорта и Пояса Койпера
Орбита короткопериодических комет охватывает пару сотен лет, а вот у долгопериодических растягивается на десятки тысяч лет. Первые прибывают из пояса Койпера, а вторые – гости из облака. Но есть исключения.
Есть кометы Юпитера и Галлея. Вторые короткопериодические, но пребывают из Облака Оорта. Ранее они обладали длительным периодом, но попали под воздействие газового гиганта.
Изучение облака Оорта
Нам все еще не удалось добраться к поясу Койпера, а Облако Оорта расположено еще дальше. Дальше всех вылетел Вояджер-1, но ему все еще далеко. Если учитывать теперешнее ускорение, то у аппарата (сейчас в межзвездном пространстве) уйдет еще 300 лет, чтобы прибыть к началу, и 30000 лет, чтобы полностью миновать облако.
За ним следуют Пионер-10 и 11, Вояджер-2, а также Новые Горизонты. Но они выйдут из строя и не смогут передать нам сигнал.
Итак, главная трудность в исследовании – огромная удаленность. Пока зонд доберется, у нас минуют века. Сейчас мы можем лишь рассматривать прибывающие кометы. Теперь вы узнали, где находятся Пояс Койпера и Облако Оорта, а также получили представление об объектах и их движении по Солнечной системе.
Облако Оорта
В фантастических фильмах показывают, как космические корабли летят к планетам через астероидное поле, они ловко уклоняются от крупных планетоидов и ещё более ловко отстреливаются от мелких астероидов. Возникает закономерный вопрос: «Если пространство трёхмерное, не проще ли сверху или снизу облететь опасное препятствие?»
Задавшись этим вопросом можно найти много интересного о строении нашей Солнечной системы. Представление человека об оной ограничивается несколькими планетами, о которых старшие поколения узнавали в школе на уроках астрономии. Последние несколько десятилетий такую дисциплину не изучали вообще.
Попробуем немного расширить своё восприятие реальности, рассматривая существующую информацию о Солнечной системе (рис.1).
Рис.1. Схема Солнечной системы.
В нашей Солнечной системе существует астероидный пояс между Марсом и Юпитером Учёные, анализируя факты, больше склоняются к тому, что данный пояс образовался в результате разрушения одной из планет Солнечной системы.
Рис. 2. Иллюстрированное изображение Пояса Койпера
Рис. 3. Схема орбит планет и малых тел Солнечной системы выходящих за пределы пояса Койпера. Пояс Койпера обозначен зелёной окружностью.
Оказывается, на этом границы нашей Солнечной системы не заканчиваются. Существует ещё одно образование, это облако Оорта (рис.4). Объекты в Поясе Койпера и в Облаке Оорта, предположительно, являются остатками от формирования Солнечной системы около 4,6 миллиарда лет назад.
Рис. 4. Солнечная система. Облако Оорта. Соотношение размеров.
Удивительным в его форме являются пустоты внутри самого облака, объяснить происхождение которых официальная наука не может. Учёными принято делить облако Оорта на внутреннее и внешнее (рис.5). Инструментально существование Облака Оорта не подтверждено, однако многие косвенные факты указывают на его существование. Астрономы пока только предполагают, что объекты, составляющие облако Оорта, сформировались около Солнца и были рассеяны далеко в космос на раннем этапе формирования Солнечной системы.
Рис. 5. Строение Облака Оорта.
Рис. 6. Схема расстояний объектов нашей планетарной системы от Солнца в астрономических единицах.
Если взглянуть на нашу Солнечную систему «издалека», то получается все орбиты планет, два астероидных пояса и внутреннее облако Оорта лежат в плоскости эклиптики. У Солнечной системы появляются чётко выраженные направления верха и низа, значит существуют факторы, определяющие такое строение. А с удалением от эпицентра взрыва, то есть звезды, эти факторы исчезают. Внешнее Облако Оорта образует структуру похожую на шар. Давайте «доберёмся» до края Солнечной системы и постараемся лучше понять её устройство.
Для этого обратимся к знаниям русского учёного Николая Викторовича Левашова.
В его книге «Неоднородная Вселенная» описывается процесс образования звезд и планетарных систем.
В космосе существует множество первичных материй. Первичные материи обладают конечными свойствами и качествами, из них может образоваться вещество. Наше пространство-вселенная образовано из семи первичных материй. Фотоны оптического диапазона на уровне микропространства являются основой нашей Вселенной. Эти материи образуют всё вещество нашей Вселенной. Наше пространство-вселенная только часть системы пространств, и оно находится межу двумя другими пространствами-вселенными отличающимися количеством первичных материй их образующих. Вышележащее имеет в своём составе 8, а нижележащее 6 первичных материй. Такое распределение материй определяет направление перетекания вещества из одного пространства в другое, от большего к меньшему.
При смыкании нашего пространства-вселенной с вышележащим образуется канал, по которому вещество из пространства-вселенной образованного 8-ю первичными материями начинает перетекать в наше пространство-вселенную образованного 7-ю первичными материями. В этой зоне происходит распад вещества вышележащего пространства и синтез вещества нашего пространства-вселенной.
В результате этого процесса в зоне смыкания накапливается 8-я материя, которая не может образовать вещество в нашем пространстве-вселенной. Это приводит к возникновению условий, при которых часть образовавшегося вещества распадается на составные части. Возникает термоядерная реакция и для нашего пространства-вселенной, образуется звезда.
В зоне смыкания, в первую очередь, начинают образовываться самые лёгкие и устойчивые элементы, для нашей вселенной это водород. На такой стадии развития звезда называется голубым гигантом. Следующим этапом формирования звезды становится синтез более тяжёлых элементов из водорода в результате термоядерных реакций. Звезда начинает излучать целый спектр волн (рис.7).
Рис. 7 Образование звезды. (Взято из книги Левашов Н.В. Неоднородная Вселенная. 2006. Гава 2.5. Природа образования планетарных систем. Рис.2.5.1.)
Рис. 9. Сверхновая звезда SN 1987A, 1990. Фото телескоп Hubble, проект NASA и ESA.
Рис. 10. Фото взрыва ядерной бомбы.
Рис. 11. Образование планетарных систем. (Взято из книги Левашов Н.В. Неоднородная Вселенная.2006. Гава 2.5. Природа образования планетарных систем. Рис.2.5.4.)
С удалением от эпицентра взрыва сверхновой продольные колебания мерности, влияющие на образование орбит планет и формирование пояса Койпера, а также на образование внутреннего облака Оорта, затухают. Искривление пространства исчезает. Таким образом материя будет разлетаться сначала в пределах зон искривления пространства, а потом (как вода в фонтане) ниспадать с двух сторон, когда искривление пространства исчезнет (рис. 12).
Грубо говоря получится «шар» с пустотами внутри, где пустоты – это зоны искривления пространства, образованные продольными колебаниями мерности после взрыва сверхновой, в которых материя сконцентрирована в виде планет и астероидных поясов.
Рис. 12. Солнечная система. Схема.
Фактом, подтверждающим именно такой процесс образования Солнечной системы, является наличие различных свойств облака Оорта на разной удаленности от Солнца. Во внутреннем облаке Оорта движение кометных тел ничем не отличается от привычного движения планет. Они обладают стабильными и, в большинстве случаев, круговыми орбитами в плоскости эклиптики. А во внешней части облака кометы движутся хаотично и в разных направлениях.
Поэтому, отвечая на вопрос, заданный в начале, о полёте через астероидное поле необходимо уточнить, где мы его преодолеваем внутри Солнечной системы или за его пределами. Кроме того, при определении направления полёта в космосе и в планетарной системе, возникает необходимость учитывать влияние соседствующих пространств и зон искривлений.
*а.е. — АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ЕДИНИЦА, единица длины, применяемая в астрономии, для измерения расстояний в пределах Солнечной системы. Равна среднему расстоянию от Земли до Солнца; 1 астрономическая единица = 149,6 млн. км
25 удивительных фактов об Облаке Оорта, которые вы должны знать
В то время как Вселенная остается неуловимой во многих отношениях, теории и новые открытия продолжают приходить и заставляют нас задуматься о скрытых сокровищах неизвестного, неизведанного простора за пределами нашей Солнечной системы, которая является не более чем крошечной каплей в безграничном океане!
Строение облака Оорта
Позвольте ознакомить вас с 25 интересными фактами об облаке Оорта и прояснить некоторые ответы на такие вопросы, как: «Почему оно там?», «Насколько оно распространяется?», «Что на самом деле присутствует в облаке Оорта?», «Можем ли мы добраться туда?», «Что удерживает его на своем месте?», «Почему оно так называется?», и многое другое! Итак, вы готовы? Вот наша коллекция из 25 удивительных фактов об Облаке Оорта:
№1. До 1950 года ученые не имели ни малейшего представления о том, что что-то подобное может существовать. Однако в 1950 году голландский астроном, известный как Ян Оорт, предположил, что сферическое облако ледяных планетезималей существует за пределами нашей известной Солнечной системы. Сфера была названа в честь Яна Оорта и, следовательно, известна как Облако Оорта.
№3. Другие ученые считают, что Облако Оорта простирается на расстоянии от 100 000 до 200 000 АЕ.
№4. Космографическая граница Солнечной системы определяется внешним пределом Облака Оорта. Для упрощения гравитационное господство Солнца заканчивается облаком Оорта.
№6. Объекты в облаке ледяные и состоят в основном из метана, аммиака и воды.
№7. Ученые предполагают, что объекты в Облаке Оорта на самом деле сформировались близко к Солнцу, но гравитация более крупных или гигантских планет вытеснила их на ранних этапах эволюции Солнечной системы.
№8. Несмотря на то, что до настоящего времени прямых наблюдений не проводилось, ученые считают, что кометы Галлея и долгопериодные кометы действительно происходят из Облака Оорта. Они также считают, что кометы и кентавры (тип астероидов) семейства Юпитера тоже происходят из облака.
№9. Ученые говорят, что, поскольку Облако Оорта лишь слабо связано с нашей Солнечной системой, гравитационное притяжение Млечного Пути и проходящих звезд фактически выбивает объекты из Облака Оорта и направляет их во внутреннюю часть Солнечной системы.
Комета Хейла-Боппа привлекла внимание миллионов, когда путешествовала из Облака Оорта и прошла мимо Земли, прежде чем повернуть на родину
№10. Первое и оригинальное предположение об облаке на самом деле пришло от Эрнста Эпика, эстонского астронома в 1932 году. Позже это был Ян Хендрик Оорт, который самостоятельно возродил эту идею, чтобы разрешить давний парадокс. Оорт заметил, что орбиты комет были очень нестабильными, и согласно динамике, кометы должны были сталкиваться с планетой или Солнцем.
Если этого не произошло, они должны были быть, по крайней мере, выброшены из Солнечной системы из-за планетарных возмущений. Ян также заметил, что у комет был очень изменчивый состав, и когда они приближались к Солнцу, летучее вещество продолжало кипеть и испаряться до тех пор, пока не образовалась изолирующая кора, предотвращающая дальнейшее выделение газа или расслоение комет. Это в конечном итоге привело Оорта к теоретизированию, что кометы не могут образовываться, пока они находятся на своих текущих орбитах, и что они должны исходить из какого-то резервуара в космосе.
№13. Все Облако Оорта делится на две части. Внешняя часть имеет сферическую форму, а внутренняя часть имеет форму бублика.
№14. Внутреннее Облако Оорта в форме пончика известно как Облако Хиллс, потому что его существование было предложено в 1981 году Дж. Дж. Хиллсом.
№15. Согласно научным оценкам и моделям, Облако Хилс имеет в 10-100 раз больше кометных ядер по сравнению с внешним Облаком Оорта.
№16. Предполагается, что Облако Хилс является резервуаром, который снабжает кометные ядра внешнему Облаку Оорта, поскольку запасы внешнего гало продолжают истощаться в течение миллиардов лет.
№17. Предполагается, что во внешнем гало существует несколько триллионов кометных ядер, диаметр которых превышает 1 километр.
№19. Объекты в Облаке Оорта разнесены на миллионы километров.
№20. Точная масса всего Облака Оорта является неопределенной, однако, учитывая, что комета Галлея является прототипом, примерно подсчитано, что общая масса Облака Оорта может быть 3 × 10 в 25 степени кг, что почти в 5 раз превышает общую массу Земли.
№22. Ученые полагают, что Облако Оорта на самом деле является остатком протопланетного диска Солнца, который был создан 4,6 миллиарда лет назад.
№23. Широко распространено мнение, что объекты Облака Оорта когда-то были очень близки к Солнцу, но по мере образования газообразных планет-гигантов гравитационное взаимодействие этих планет в конечном итоге выталкивало объекты на длинные параболические и эллиптические орбиты.
№24. Исследования показывают, что масса Облака Оорта достигла своего пика примерно через 800 миллионов лет после его образования. Однако, когда темпы столкновений и аккреции замедлились, масса Облака Оорта постепенно уменьшилась, потому что линия поставок материала была прервана, а скорость истощения увеличилась.