彗星的「故鄉」在遙遠的天際~奧爾特星雲是一個巨大的冰庫

2020-12-03 時空通訊

奧爾特星雲還是一個假想的存在,因為人類還無法到達那個地方,我們飛得最遠的探測器也至少還要1萬多年才能夠到達那裡。

人類現在飛的最遠的探測器是旅行者1號,它已經在太空中飛了40多年,距離我們已經216億多公裡了,現在正以每秒17公裡的速度向太陽系外飛去。而假想的奧爾特雲距離我們約50000~150000個天文單位(一個天文單位約1.5億公裡),也就是7.5萬億~22.5萬億公裡。

奧爾特星雲不是一個天體,而是一個包裹著太陽系的彗星雲,在那裡是彗星的「故鄉」,不斷有新的彗星在產生。這個假設是荷蘭天文學家簡·亨德裡克·奧爾特於20世紀50年代提出來的,由此科學界把這個太陽系邊際結構稱為「奧爾特星雲」。

所謂雲也就是多的意思。有人認為,這裡的彗星多達上千億乃至上萬億顆。其實在這麼一個巨大的空間,即使有這麼多的彗星,也是稀稀鬆松的,每一顆彗星都會相隔千萬乃至上億公裡以上。如真的像網絡圖片那樣密密麻麻的星雲狀,太陽系豈不早就被遮蓋了,還能夠看到遙遠星系和恆星?

奧爾特雲這個彗星集散地成一個球狀包裹著太陽系,與太陽系行星、衛星、矮行星以及柯伊伯帶小天體存在位置是不同的。

後者幾乎都是在黃道面上下活動,形成一個巨大的盤狀,維繫著恆星形成時的恆星吸積盤形狀;而奧爾特雲卻呈一個球狀包裹著太陽系。

那麼為什麼這個奧爾特雲帶會形成這樣一個特殊的圓球形呢?

科學界主要的解釋是,奧爾特雲的主要成分是50億年前太陽系形成時一些殘留水汽等細小輕物質,被太陽風吹遠後在寒冷中凝結成冰凍天體,後被形成的大型氣態行星(木星、土星、天王星、海王星)引力所彈射,將它們逐出了太陽系內部,使這些小天體形成了極為橢圓的拋物線軌道,漂流在太陽系的最外層空間。

其實彗星帶有兩個層次,有人把它分為內層和外層。內層形成了柯伊伯帶,這部分天體雖然遠離太陽,在八大行星軌道之外很遠處,但依然在太陽引力絕對控制下,因此它們的軌道只是散布在黃道面上下形成一個盤狀;而距離很遠在太陽系遙遠邊際的奧爾特雲帶,是外層彗星天體,太陽引力在那裡已經很微弱,附近恆星的引力攝動已經影響了這些天體,因此這些彗星就散布成為一個球形。

現在科學界對奧爾特雲也還沒有一個完整統一的認識,因此奧爾特雲帶還是一個猜想。

最早人們只是發現了來自柯伊伯帶(冥王星外圍)的彗星,後來才發現有來自更遙遠的彗星,由此形成了奧爾特雲距離遙遠的猜想。現在對這個距離也還有很多說法,有的認為在距離太陽2000天文單位就開始了,遠至達到50000天文單位;多數則認為奧爾特星雲帶從50000天文單位開始,一直散布到150000天文單位。

這個猜想形成的主要依據有兩個:一是根據太陽的引力影響半徑,普遍認為有1~2光年,因此在這個範圍,必然有小天體存在;二是根據幾十年的天文觀測和發現,長周期彗星橢圓軌道遠日點很多都在5~10萬天文單位之間。

比如有一顆叫池谷-關的彗星,到達近日點時速度為每秒500公裡,運行周期需要1000多年,因此軌道達到16萬億公裡以上。而且這顆彗星的周期還算短的,運行周期長的達到幾百萬年。

歸納一下,現在科學界對奧爾特雲的存在和狀態依然有分歧,但多數認為在太陽遙遠的邊際有一個巨大的「水庫」或者「冰山」,那裡是彗星誕生的「故鄉」。

那個地方看到的太陽還沒有天狼星那麼亮,寒冷異常,溫度靠近絕對零度。這座「水庫」或「冰山」的總質量在5~100個地球大小,也就是差不多一個土星質量大小。

在那座「水庫」或者「冰山」裡源源不斷的製造著大大小小的彗星,大的直徑有幾十公裡,小的只有幾十米,有幾千上萬億顆,散布在距離我們0.8光年~2.4光年、跨度達1光年左右的半徑裡,成一個球狀包裹著太陽系。

那裡的彗星雖然很多,但每年只有5、6顆進入人類視野,這些彗星到達太陽附近幾億公裡時,才能夠被人類觀測到。

奧爾特星雲到底是一個什麼樣的狀態,還要再今後進一步的觀測和發現中揭曉。但可以肯定的是決不是密密麻麻包裹著太陽系的樣子,如果這樣我們就不能這樣清澈的看到遙遠的星空了。

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