歐特雲(),又稱厄皮克-奧爾特雲(),荷蘭天文學家扬·奥尔特在試圖解開一個悖論時,也獨立提出了這一假說。大於11(即直徑約為20公里以上)的有幾十億個,各自之間相距數千萬公里之遙。奧爾特雲的總質量目前尚不確定,但如果假設外層中的彗星核均與哈雷彗星質量相仿,估計其總質量為3公斤,約等於地球質量的五倍。早期估計奧爾特雲的質量更高(最高有380個地球質量),但在更準確地掌握長週期彗星的大小分佈之後,估值就相應降低了。尚無對內層雲團的類似質量估值。
根據對彗星的實質觀察推測,絕大部份的奧爾特雲天體都由諸如水冰、甲烷、乙烷、一氧化碳和氰化氫的「冰」組成。然而,的外表符合D-型小行星的分類,但軌道卻屬於長週期彗星。它的發現,使一些理論學家猜想,奧爾特雲可能還含有1%到2%的小行星。分析指出,長週期彗星和木星族彗星的碳氮同位素比率差異不大,儘管兩者的起源地點截然不同。這意味著,兩類彗星都源自於原太陽星雲。對奧爾特雲彗星顆粒大小的研究,以及對屬於木星族的坦普爾1號彗星實施撞擊後的研究,都支持這一結論。
起源
奧爾特雲是46億年前太陽系形成早期的原行星盤殘餘物質。另一項研究卻認為,不少甚至是大部份的奧爾特雲天體都是從太陽及其鄰近恒星形成時交換的物質產生的,而不是在靠近太陽的地方形成。25億年後,離散盤物質中估計有三分之一會成為奧爾特雲的一部份。
電腦模型指出,太陽系形成時彗星碎片之間的碰撞極為頻繁,以至大部份彗星在抵達奧爾特雲之前就被撞碎了。因此奧爾特雲今天的總質量應比先前所估計的低很多,在最初一共50至100個地球質量的被拋射物質中,只佔很小一部份。
2010年,哈羅德·利維森(Harold F. Levison)等人根據更強的電腦模擬結果提出,太陽仍在初生星團中的時候從其他恒星捕獲了眾多彗星。這意味著,奧爾特雲彗星中很大的一部份(甚至超過90%)都來自於其他恒星的原行星盤。
彗星
,一個典型的奧爾特雲彗星]]
太陽系中的彗星被認為有兩個獨立的起源地。短週期彗星(週期在200年以下)一般認為來自於凱伯帶或離散盤,這兩個相互連接的圓盤形區域位於海王星的軌道以外,距離太陽約30天文單位,由冰小天體組成。長週期彗星(週期可達數千年),如海爾-波普彗星,則可能源自奧爾特雲。凱伯帶天體的軌道相對穩定,因此來自凱伯帶的彗星應該為數不多;另一方面,離散盤在天體動力學上較為活躍,作為彗星來源的可能性也大得多。繼續被移入內太陽系的半人馬小行星,就成為了短週期彗星。
短週期彗星有兩大類:木星族彗星(半長軸小於5天文單位)及哈雷類彗星。哈雷類彗星,以哈雷彗星作為典型。雖然這些彗星週期短,但卻可能源自奧爾特雲。根據軌道屬性推算,它們是被大行星的引力拖拽至內太陽系的。對奧爾特雲彗星的動力學研究發現,外行星範圍的彗星出現次數比內行星範圍高出幾倍。這可能是木星強大的引力影響所造成的:木星起到了屏障的作用,使外來的彗星墮入其中,就像1994年的蘇梅克-列維9號彗星一樣。
潮汐力效應
大部份靠近太陽的彗星都可能是因為銀河系潮汐力對奧爾特雲的引力攝動而進入今天的軌道的。正如月球的潮汐力會使地球的海洋變形一樣,銀河系也會擾動外太陽系天體的軌道。在可觀測的太陽系範圍內,這一效應相比太陽的引力來說是微不足道的,但在太陽引力影響較弱的遙遠地區,銀河系的引力場就會有明顯的作用。奧爾特雲會沿著指向銀河系中心的軸線被潮汐力拉伸,在另外兩條垂直的軸線上則會被擠壓。奧爾特雲天體會因此被帶到更接近太陽的位置。銀河系潮汐力的影響超越太陽引力之處,稱為「潮汐截斷半徑」,大約位於100,000至200,000天文單位處。這也是奧爾特雲外端界線的半徑。銀河潮汐效應非常複雜,其影響取決於太陽系中各個天體的具體運動。然而它的累計效應卻是舉足輕重的:來自奧爾特雲的彗星當中,因銀河潮汐而被帶入內太陽系的可能佔高達90%的比例。對長週期彗星軌道的統計模型也指出,銀河潮汐是彗星軌道移入內太陽系的主要原因。
恒星攝動及伴星假說
除了銀河系潮汐力以外,導致彗星墮入內太陽系的另一大因素是鄰近恒星或大型分子雲的引力場。在未來的1千萬年內最有可能靠近並擾動奧爾特雲的恒星是格利澤710。
1984年,美國物理學家理查德·穆勒提出了太陽伴星的猜想,即一顆尚未被發現的棕矮星或紅矮星正在奧爾特雲以內以橢圓軌道繞太陽公轉。這顆被稱為涅墨西斯星的伴星大約每2600萬年進入奧爾特雲範圍,使大量彗星墮入內太陽系,從而解釋地球上大型生物滅絕事件似乎週期性發生的現象。不過,至今沒有證明涅墨西斯星存在的任何證據,而其他的證據(如撞擊坑計數等)則反而降低了其存在的可能性。更近期的分析指出,滅絕事件的發生不具有週期性,
拉法葉路易斯安那大學天文學家約翰·J·馬蒂斯(John J. Matese)在2002年也提出了相似的假說。他認為,從奧爾特雲某個特定區域進入內太陽系的彗星,其觀測上的數目不能完全由銀河潮汐和恒星攝動所解釋,所以在遙遠的軌道上很可能有一個與木星質量相當的天體。該假想的氣體巨行星名為堤喀。利用視差進行巡天調查的廣域紅外線巡天探測衛星旨在準確測量鄰近恒星的距離,並有能力證明堤喀存在與否。
修正牛頓動力學
根據修正牛頓動力學(MOND),奧爾特雲天體在距離太陽遙遠的軌道上,運行加速度應在10−10 m/s2的數量級,與普通牛頓動力學所預測的有可觀的差異。根據MOND猜想,在加速度很低的情況下,加速度不再和力成正比關係。這可以解決一般由暗物質來解釋的星系自轉問題。
未來的探索
目前尚未有人類製造的空間探測器抵達奧爾特雲。在正在離開太陽系的探測器中,就算是行進速度最快、距離最遠的旅行者1號,也要在300年後才會到達奧爾特雲,要穿越它更需要3萬年的時間。另外,旅行者1號所攜帶的放射性同位素熱電機在2025年前後就無法再為同行的科學儀器提供足夠的電力,所以不能用來對奧爾特雲做任何實質性的探索。其餘四個正在離開太陽系的探測器(旅行者2號、先驅者10號、先驅者11號及新視野號)到達奧爾特雲的時候也將無法作業。
另一方面,如果使用太陽帆來推進探測器,則可以在大約30年內抵達奧爾特雲。
參見
*太陽圈
*星際彗星
*凱伯帶
*矮行星候選者列表
*海王星外天體列表
*離散盤
*堤喀 (假想行星)
參考資料
外部連結
- [http://solarsystem.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=KBOs Oort Cloud Profile]([http://solarsystem.nasa.gov/ 美國太空總署太陽系探索網站]──奧爾特雲)
- [http://www.nineplanets.org/kboc.html The Kuiper Belt and The Oort Cloud](凱伯帶與奧爾特雲)
*
*
评论 (0)