منذ آلاف السنين ، شاهد علماء الفلك المذنبات وهي تسير بالقرب من الأرض وتضيء سماء الليل. في الوقت المناسب ، أدت هذه الملاحظات إلى عدد من المفارقات. على سبيل المثال ، من أين جاءت كل هذه المذنبات؟ وإذا تبخرت موادها السطحية مع اقترابها من الشمس (وبالتالي تشكيل هالاتها الشهيرة) ، فيجب أن تتشكل بعيدًا ، حيث كانت ستبقى هناك طوال معظم عمرها.
مع مرور الوقت ، أدت هذه الملاحظات إلى نظرية مفادها أنه بعيدًا عن الشمس والكواكب ، توجد سحابة كبيرة من المواد الجليدية والصخور حيث تأتي معظم هذه المذنبات. هذا الوجود لهذه السحابة ، والمعروف باسم سحابة أورت (بعد مؤسسها النظري الرئيسي) ، لا يزال غير مثبت. ولكن من العديد من المذنبات القصيرة والطويلة الأمد التي يعتقد أنها أتت من هناك ، تعلم علماء الفلك الكثير عن هيكلها وتكوينها.
تعريف:
سحابة أورت هي سحابة كروية نظرية من الكائنات الكواكب الجليدية في الغالب يعتقد أنها تحيط بالشمس على مسافة تصل إلى حوالي 100000 AU (2 لي). وهذا يضعها في الفضاء بين النجوم ، وراء الغلاف الجوي للشمس حيث تحدد الحدود الكونية بين النظام الشمسي ومنطقة سيطرة الجاذبية للشمس.
مثل حزام كويبر والقرص المبعثر ، فإن سحابة أورت هي مستودع للأجسام العابرة لنبتون ، على الرغم من أنها بعيدة أكثر من آلاف المرات عن شمسنا مثل هذين الأخرين. تم اقتراح فكرة سحابة من متناهية الصغر الجليدية لأول مرة في عام 1932 من قبل عالم الفلك الإستوني إرنست أوبيك ، الذي افترض أن المذنبات طويلة المدى نشأت في سحابة مدارية عند الحافة الخارجية للنظام الشمسي.
في عام 1950 ، تم إحياء المفهوم من قبل جان أورت ، الذي افترض وجوده بشكل مستقل لشرح سلوك المذنبات طويلة المدى. على الرغم من أنه لم يثبت بعد من خلال المراقبة المباشرة ، فإن وجود سحابة أورت مقبول على نطاق واسع في المجتمع العلمي.
الهيكل والتكوين:
يعتقد أن سحابة أورت تمتد من 2000 إلى 5000 AU (0.03 و 0.08 ly) إلى ما يصل إلى 50،000 AU (0.79 ly) من الشمس ، على الرغم من أن بعض التقديرات تضع الحافة الخارجية حتى 100،000 و 200،000 AU (1.58 و 3.16 لي). يُعتقد أن السحابة تتكون من منطقتين - سحابة أورتية خارجية كروية من 20000 إلى 50000 AU (0.32 - 0.79 لي) و سحابة أورت (أو التلال) الداخلية على شكل قرص من 2000 - 20000 AU (0.03 - 0.32 لي) .
قد تحتوي سحابة أورت الخارجية على تريليونات من الأجسام الأكبر من 1 كيلومتر (0.62 ميل) ، والمليارات التي يبلغ قطرها 20 كيلومترًا (12 ميل). إجمالي كتلته غير معروف ، ولكن - بافتراض أن مذنب هالي يمثل نموذجيًا لكائنات سحابة أورت الخارجية - فإن كتلته مجتمعة تقارب 3 × 1025 كيلوغرام (6.6 × 1025 جنيه) ، أو خمسة تراب.
استنادًا إلى تحليلات المذنبات السابقة ، تتكون الغالبية العظمى من أجسام سحابة أورت من المواد المتطايرة الجليدية - مثل الماء والميثان والإيثان وأول أكسيد الكربون وسيانيد الهيدروجين والأمونيا. دفع ظهور الكويكبات التي يُعتقد أنها نشأت من سحابة أورت أيضًا إلى إجراء بحث نظري يشير إلى أن عدد السكان يتألف من 1-2٪ من الكويكبات.
وقدرت التقديرات السابقة كتلتها بما يصل إلى 380 كتلة أرضية ، ولكن تحسن المعرفة بتوزيع حجم المذنبات طويلة المدى أدى إلى انخفاض التقديرات. في غضون ذلك ، لم يتم بعد تحديد كتلة سحابة أورت الداخلية. تُعرف محتويات كل من حزام كويبر وسحابة أورت باسم الأجسام العابرة لنبتون (TNOs) ، لأن أجسام كلتا المنطقتين لها مدارات أبعد من الشمس عن مدار نبتون.
الأصل:
يُعتقد أن سحابة أورت هي من بقايا القرص الكواكب الأصلي الذي تشكل حول الشمس منذ حوالي 4.6 مليار سنة. الفرضية الأكثر قبولًا على نطاق واسع هي أن كائنات سحابة أورت قد اندمجت في البداية أقرب كثيرًا من الشمس كجزء من نفس العملية التي شكلت الكواكب والكواكب الصغيرة ، ولكن هذا التفاعل الجاذبي مع عمالقة الغاز الشباب مثل المشتري أخرجهم إلى بيضاوي طويل جدًا أو مدارات مكافئ.
تشير الأبحاث التي أجرتها وكالة ناسا مؤخرًا إلى أن عددًا كبيرًا من كائنات سحابة أورت هي نتاج تبادل المواد بين الشمس ونجومها أثناء تكوينها وانحرافها. يقترح أيضًا أن العديد - ربما الأغلبية - من أجسام سحابة أورت لم يتم تشكيلها على مقربة من الشمس.
أجرى اليساندرو موربيدلي من مرصد كوت ديفوار دازور محاكاة على تطور سحابة أورت من بدايات المجموعة الشمسية حتى الوقت الحاضر. تشير هذه المحاكاة إلى أن تفاعل الجاذبية مع النجوم القريبة والمد والجزر المجري عدل المدارات المذابة لجعلها أكثر دائرية. يتم تقديم هذا كتفسير لسبب أن سحابة أورت الخارجية كروية الشكل تقريبًا في حين أن سحابة هيلز ، التي ترتبط بقوة أكبر بالشمس ، لم تكتسب شكلًا كرويًا.
أظهرت الدراسات الحديثة أن تكوين سحابة أورت يتوافق بشكل عام مع الفرضية القائلة بأن النظام الشمسي تشكل كجزء من مجموعة مدمجة من 200-400 نجم. من المحتمل أن هذه النجوم المبكرة لعبت دورًا في تكوين السحابة ، نظرًا لأن عدد الممرات النجمية القريبة داخل الكتلة كان أعلى بكثير من اليوم ، مما أدى إلى اضطرابات متكررة أكثر بكثير.
المذنبات:
يعتقد أن للمذنبات نقطتين من أصل داخل النظام الشمسي. تبدأ كأنها متناهية الصغر في سحابة أورت ، ثم تصبح مذنبات عندما تطرق النجوم المارة بعضها خارج مداراتها ، وترسل إلى مدار طويل المدى يأخذها إلى النظام الشمسي الداخلي ويخرج مرة أخرى.
المذنبات قصيرة المدى لها مدارات تدوم حتى مائتي عام بينما مدارات المذنبات طويلة المدى يمكن أن تستمر لآلاف السنين. في حين يعتقد أن المذنبات قصيرة المدى ظهرت من حزام كويبر أو القرص المتناثر ، فإن الفرضية المقبولة هي أن المذنبات طويلة المدى تنشأ في سحابة أورت. مع ذلك، هنالك بعض الإستثناءات في هذه القاعدة.
على سبيل المثال ، هناك نوعان رئيسيان من المذنبات قصيرة المدى: مذنبات المشتري والعائلة هالي. مذنبات عائلة هالي ، التي سميت باسم نموذجها الأولي (مذنب هالي) غير معتادة في أنه على الرغم من أنها قصيرة في الفترة الزمنية ، يعتقد أنها نشأت من سحابة أورت. بناءً على مداراتها ، يُقترح أنها كانت مذنبات طويلة الأمد تم التقاطها بواسطة جاذبية عملاق الغاز وإرسالها إلى النظام الشمسي الداخلي.
استكشاف:
نظرًا لأن سحابة أورت أبعد بكثير من حزام كويبر ، ظلت المنطقة غير مكتشفة وغير موثقة إلى حد كبير. لم تصل المسابر الفضائية بعد إلى منطقة سحابة أورت فوييجر 1 - أسرع وأبعد من مجسات الفضاء بين الكواكب التي تخرج حاليًا من النظام الشمسي - من غير المحتمل أن تقدم أي معلومات عنها.
في سرعته الحالية ، فوييجر 1 ستصل إلى سحابة أورت في حوالي 300 عام ، وستستغرق حوالي 30،000 سنة لتمر عبرها. ومع ذلك ، بحلول عام 2025 ، لم تعد مولدات الكهرباء الحرارية للنظائر المشعة في المسبار توفر طاقة كافية لتشغيل أي من أدواتها العلمية. المسابر الأربعة الأخرى تهرب حاليًا من النظام الشمسي - فوييجر 2 ، بايونير 10 و 11, و آفاق جديدة - لن تعمل أيضًا عندما تصل إلى سحابة أورت.
يمثل استكشاف سحابة أورت صعوبات عديدة ، ينشأ معظمها من حقيقة أنها لا تصدق عن الأرض. بحلول الوقت الذي يمكن أن يصل إليه مسبار آلي بالفعل ويبدأ في استكشاف المنطقة بشكل جدي ، ستمر قرون هنا على الأرض. ليس فقط أولئك الذين أرسلوها في المقام الأول قد ماتوا منذ فترة طويلة ، ولكن على الأرجح أن البشرية قد اخترعت تحقيقات أكثر تعقيدًا أو حتى حرفة مأهولة في هذه الأثناء.
ومع ذلك ، يمكن إجراء (ولا يزال) الدراسات من خلال فحص المذنبات التي تبصق بشكل دوري ، ومن المرجح أن تحقق المراصد بعيدة المدى بعض الاكتشافات المثيرة للاهتمام من هذه المنطقة من الفضاء في السنوات القادمة. إنها سحابة كبيرة. من يدري ما قد نراه هناك؟
لدينا العديد من المقالات المثيرة للاهتمام حول مجلة Oort Cloud و Solar System for Space Magazine. في ما يلي مقالة حول حجم النظام الشمسي وواحدة حول قطر النظام الشمسي. وإليك كل ما تحتاج إلى معرفته عن Halley’s Comet و Beyond Pluto.
قد ترغب أيضًا في الاطلاع على هذه المقالة من وكالة ناسا على سحابة أورت وواحدة من جامعة ميشيغان حول أصل المذنبات.
لا تنس إلقاء نظرة على البودكاست من فريق علم الفلك. الحلقة 64: بلوتو والنظام الشمسي الخارجي الجليدي والحلقة 292: سحابة أورت.
مرجع:
استكشاف النظام الشمسي في وكالة ناسا: حزام كويبر وسحابة أورت
