彗星的故乡奥尔特云是个什么样的天体?
在我们太阳系的外围,是一个被叫做奥尔特云的东西,如果说我们的太阳系是一个鸡蛋,那么奥尔特云就是鸡蛋的蛋壳。不过要把奥尔特云当做太阳系的边缘的话,那么太阳系这个“鸡蛋”纵横将达两光年。
奥尔特云是太阳系中的彗星主要来源地,有很多彗星就出入于奥尔特云和太阳之间,天文学家们估计奥尔特云中包含着一千亿颗彗星,总质量大约相当于100个地球的物质,这些彗星主要有尘埃和水冰组成,因此又有人称奥尔特云是太阳系的“冰库”,它们在太阳系形成初期就存在了,是50亿年前形成太阳及其行星的星云之残余物质,并包围着太阳系。
目前我们还无法观测奥尔特云到底是个什么样子,因为它还只能算是一种假说,这一概念被提出后,对于它的形成和状况有不同学说论述,一般认为奥尔特云中不少经常回归的彗星其实是在比柯伊柏带更接近太阳的地区形成的,但由于它们经常被木星等大行星的引力影响,被逐出太阳系内部,但是由于受到太阳引力的影响,所以它们拥有极为椭圆或抛物线状的轨道,可以往来于内外太阳系,并且主要在太阳黄道面活动。
但是大部分的奥尔特云物质都散布于太阳系的最外层,又被附近的恒星引力摄动,这使得奥尔特云整体变为圆浑,并能长期处于太阳的远方,大致呈鸡蛋壳状包裹太阳系。
奥尔特云是彗星集中地,有些彗星从那里到达太阳附近需要经历千余年时间,比如著名的池谷关彗星,但是有些长周期彗星耗时可能长达数百万年。不过奥尔特云中也可能存在一些个头和质量较大的天体,比如塞德娜小行星,它就被认为可能是属于奥尔特云内层的天体(一说属于柯伊伯带天体),而推论认为存在的第九大行星也被认为属于奥尔特云天体,它围绕太阳运行一周需要一两万年。
奥尔特云还是一个假想的存在,因为人类还无法到达那个地方,我们飞得最远的探测器也至少还要1万多年才能够到达那里。
人类现在飞的最远的探测器是旅行者1号,它已经在太空中飞了40多年,距离我们已经216亿多公里了,现在以每秒17公里的速度向太阳系外飞去,而假想的奥尔特云距离我们约50000~150000个天文单位(一个天文单位约1.5亿公里),也就是7.5万亿~22.5万亿公里。
奥尔特云不是一个天体,而是一个包裹着太阳系的彗星云。这个名称是由于20世纪50年代荷兰天文学家奥尔特研究提出太阳系外围可能存在这么一个结构,故而称为“奥尔特云”。
所谓云也就是多的意思,有人认为,这里的彗星多达上千亿乃至上万亿颗。其实在这么一个巨大的空间,即使有这么多的彗星,也是稀稀松松的,每一颗彗星都会相隔千万乃至上亿公里以上,如真的是密密麻麻的云状,太阳系岂不早就被遮盖了,还能够看到遥远星系和恒星?
奥尔特云这个彗星集散地成一个球状包裹着太阳系,与太阳系行星、卫星、矮行星以及柯伊伯带小天体存在位置是不同的。
后者几乎都是在黄道面上下活动,形成一个巨大的盘状,维系着恒星形成时的恒星吸积盘形状;而奥尔特云却呈一个球状包裹着太阳系。
那么为什么这个奥尔特云带会形成这样一个特殊的圆球形呢?
科学界主要的解释是,奥尔特云的主要成分是50亿年前太阳系形成时一些残留水汽等细小物质,被太阳风吹远后在寒冷中凝结成冰冻天体,后被形成的大型气态行星(木星、土星、天王星、海王星)引力所弹射,将它们逐出了太阳系内部,使这些小天体形成了极为椭圆的抛物线轨道,漂流在太阳系的最外层空间。
其实彗星带有两个层次,有人把它分为内层和外层。内层形成了柯伊伯带,这部分天体虽然远离太阳,在八大行星轨道之外很远处,但依然在太阳引力绝对控制下,因此只是散布在黄道面附近形成一个盘状;而距离很远在太阳系边际的奥尔特云带,是外层彗星天体,太阳引力在那里已经很微弱,附近恒星的引力摄动已经影响了这些天体,因此这些彗星就散布成为一个球形。
现在科学界对奥尔特云也还没有一个完整统一的认识,因此奥尔特云带还是一个猜想。
最早人们只是发现了来自柯伊伯带(冥王星外围)的彗星,后来才发现有来自更遥远的彗星,由此形成了奥尔特云距离遥远的猜想。现在对这个距离也还有很多说法,有的认为在距离太阳2000天文单位就开始了,远的达到50000天文单位;有的则认为远处达到150000天文单位。
这个猜想形成的主要依据有两个:一是根据太阳的引力影响半径,普遍认为有1~2光年,因此在这个范围,必然有小天体存在;二是根据几十年得天文观测和发现,长周期彗星椭圆轨道远日点很多都在5~10万天文单位之间。
比如有一颗叫池谷-关的彗星,到达近日点时速度为每秒500公里,运行周期需要1000多年,因此轨道达到16万亿公里以上。而且这颗彗星的周期还算短的,运行周期长的达到几百万年。
归纳一下,现在科学界对奥尔特云的存在和状态依然有分歧,但多数认为在太阳遥远的边际有一个巨大的“水库”或者“冰山”,那里是彗星诞生的“故乡”。
那个地方看到的太阳还没有天狼星那么亮,寒冷异常,温度靠近绝对零度。这座“水库”或“冰山”的总质量在5~100个地球大小,也就是差不多一个土星质量大小。
在那座“水库”或者“冰山”里源源不断的制造着大大小小的彗星,大的直径有几十公里,小的只有几十米,有几千上万亿颗,散布在距离我们0.8光年~2.4光年跨度达1光年左右的半径里,成一个球状包裹着太阳系。
那里的彗星虽然很多,但每年只有5、6颗进入人类眼界,这些彗星到达太阳附近几亿公里时,才能够被人类观测到。
这就是猜想中奥尔特云的样子。
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