包圍著太陽系的奧爾特雲是什麼?它是科學家的假設還是真的存在

儘管人類觀測星空的歷史有上千年之久，可是人類至今卻並不了解太陽系，迄今為止，人類還並沒有完全了解整個太陽系的結構，因為太陽系太大了，太陽系的半徑大約是100000 AU（天文單位，1A.U.=1.496x108千米）。所以太陽系的邊緣究竟是怎麼樣的，人類至今還沒有搞清楚。

除此之外，人類也並沒有搞清楚彗星究竟是從哪裡來的，彗星（Comet）是進入太陽系內亮度和形狀會隨日距變化而變化的繞日運動的天體，呈雲霧狀的獨特外貌。彗星的軌道有橢圓、拋物線、雙曲線三種。橢圓軌道的彗星又叫周期彗星，另兩種軌道的又叫非周期彗星。周期彗星又分為短周期彗星和長周期彗星。

彗星分為彗核、彗發、彗尾三部分。彗星沒有固定的體積，它在遠離太陽時，體積很小；接近太陽時，彗發變得越來越大，彗尾變長，體積變得十分巨大。彗尾最長竟可達2億多千米。

而在探索彗星來源的時候，人類將彗星的起源鎖定在了神秘的太陽系邊緣地帶。

奧爾特雲的提出

1932年，愛沙尼亞天文學家恩斯特·朱利葉斯·歐匹克提出彗星是來自太陽系外層邊緣的雲團。

但在1950年，荷蘭天文學家簡·亨德裡克·奧爾特作了彗星軌道的統計研究，發現軌道半徑為3萬至10萬天文單位的彗星數目很多，他推算那裡有個大致球層狀的彗星儲庫，但一個彗星不停來回太陽系內部與外部，終會被多種因素所摧毀，其生命周期決不會如太陽系的年齡長。

所以奧特爾進一步完善了這個觀點，提出該雲團所受的太陽輻射較弱，非常穩定，存在數百萬顆以上的彗星核，可以不停產生新彗星，去取代被摧毀的。這個雲團在5000到100000個天文單位之間。所以這個雲團後來便以奧爾特雲的名字命名，叫「奧爾特雲」或者叫或「奧爾特一歐匹克雲」。

就像旅行者1號宇宙飛船，它是人類發射的最遠和最快的太空飛行器，但它還需要大約300年才能到達奧爾特雲的邊緣，要穿越它更需要3萬年的時間。

在目前天文學家的共識中，太陽系是以太陽為中心，和所有受到太陽的引力約束天體的集合體。太陽系的外圍分布著柯伊伯帶，而邊界則籠罩著奧爾特雲。黃道離散盤則分布在兩者之間。

其中短周期的彗星的起源於柯伊伯帶，這是由傑拉德·柯伊伯在1951年提出的，當時他推測在太陽系原始星雲很冷的外部區裡的揮發物凝聚為冰體一彗星，當外行星在冰體群中長大時，外行星的引力彌散作用使一些彗星驅入奧爾特雲，但是冥王星之外沒有行星形成，他提出冥王星之外有個彗星帶一即柯伊伯帶，那裡有很多彗星，它們的軌道近於圓形，軌道面對黃道面傾角不大。

這條「柯伊伯帶」包含了數百萬的天體，它們圍繞太陽運行，在彗星的引力作用下力相互碰撞。這些相互作用將柯伊伯帶彗星撞向軌道，使它們靠近太陽，在那裡開始出現特有的尾巴。

1992年，人們找到了第一個柯伊伯帶天體（KBO）；如今已有約1000個柯伊伯帶天體被發現，直徑從數千米到上千公裡不等。從而證實了柯伊伯的假設。

這些短周期的彗星因為它們相對經常繞太陽運行。天文學家可以計算出彗星何時會接近太陽和再次出現在地球的天空。

而長周期的彗星則起源於奧爾特雲，那裡的彗星繞太陽公轉的周期長達幾百萬年。奧爾特雲中有1000億至十萬億顆彗星。

由於這裡遠離太陽，處在太陽和其他恆星之間，所以有些時候，來自附近的恆星引力或銀河系內引力的波動會打擾奧爾特雲小天體的平靜生活，將它們「驅趕」到太陽系內層，當它沿扁長軌道進入內太陽系時，才成為「新」彗星被觀測發現。

奧爾特雲位於太陽系的邊緣，最遠處大體上是冥王星距離的4000倍。速度最快的光從那裡來到我們太陽系也要走上兩年多，因此這裡的彗星繞太陽一周要花很長的時間，只有當它們跑到離太陽幾億千米遠時，才能被人們看到。它們在軌道上的絕大部分時間都消磨在遠離太陽的地方。以池谷-關彗星為例，它在近日點附近速度為每秒500千米，僅用兩個小時就跑完了靠近太陽的半邊，但要跑完遠離太陽的那一邊，卻要花上1000多年。池谷-關彗星的周期還不算長，有些長周期彗星旅行一周要經過幾百萬年的漫長歲月。所以，儘管天文學家估算奧爾特彗星雲裡可能有1000億顆彗星，而全世界每年發現的彗星平均只有五六顆。

奧爾特雲真實存在嗎

因為我們幾乎無法探測到土星軌道外的彗星，何況是更遠的奧爾特雲，所以奧爾特雲的說一直以來都還只是一個假說，直到2003年。

2003年11月14日，帕洛馬山天文臺正在搜尋黃道離散天體。天文學家布朗、特魯希略（雙子星天文臺）及拉比諾維茨在在當天共同觀測到一個天體在超過3.1小時之內移動了4.6角分，顯示它的距離約為100天文單位。在經過多次確認之後，他們發現這是一顆以前從未發現過的新天地，後來，這個新天體被取名為塞德娜。麥可·E·布朗在他的網站解釋了名稱的由來：

我們發現的新天體是太陽系最遙遠也是最寒冷的一個，所以我們認為它適合用因努伊特神話中的海洋女神塞德娜來命名，傳說他居住在北極海的深處」

天文學家後來使用斯皮策空間望遠鏡來觀測塞德娜，並計算出它的直徑上限大約是冥王星的四分之三（小於1,600千米），塞德娜的公轉軌道與太陽系其他天體的比較，塞德娜擁有非常接近橢圓的公轉軌道，它的近日點及遠日點估計分別約為76天文單位及937天文單位，是天文學家觀測到的天體中近日點距離太陽最遙遠的一個。

塞德娜的公轉周期約為11,400年，文學家剛發現塞德娜時，認為它的自轉周期相當長，介於20到50天之間。天文學家推論這樣長的自轉周期是大型衛星引力拉扯所造成的，例如像卡戎一類的衛星，因此天文學家嘗試尋找它的衛星。

但是根據哈勃空間望遠鏡於2004年3月作出的觀測結果，天文學家並未發現有衛星繞其公轉。而多鏡面望遠鏡後續的觀測則顯示塞德娜的自轉周期約為10小時。

「塞德娜」的主要成分是冰和巖石，其體積大小約為冥王星的四分之三。「塞德娜」也創造了整個太陽系的最冷紀錄：估計其溫度為零下240℃。

科學家推測塞德娜分布在奧爾特雲附近，不過因為它比其他假設的奧爾特雲天體還要接近太陽，軌道傾角與行星及柯伊伯帶約成一直線，所以科學家最終將塞德娜視為「內奧爾特雲天體」，位於柯伊伯帶及奧爾特雲之間的區域。

甚至科學家推測塞德娜的軌道受到一顆位於內奧爾特雲的未知行星所擾動。最近的電腦模擬顯示賽德娜可能受到一顆位於2,000天文單位（或更近）的天體（質量與海王星相當）擾動，或一顆木星質量的天體（距離5,000天文單位），甚至是一顆位於1,000天文單位，質量類似地球的天體。

科學家懷疑有一顆第九行星的存在擾動塞德娜

2006年，海王星的軌道中發現一顆巨大的彗星，直徑估計為50-100公裡，繞太陽運轉一周需要2.25萬年。此彗星編號為「2006 SQ372」，目前距離地球32億公裡，但它擴大其行程時與地球之間的距離加大到了2410億公裡，相當於地球到太陽距離的1600倍。此天體是惟一一顆運行軌道堪比2003年發現的像冥王星似的矮行星「塞德娜」(Sedna)的運行軌道。

天文學家認為這顆彗星來自於奧爾特內部。塞德娜的發現和長周期彗星的出現，都從側面證明了奧爾特雲的存在。，這也讓天文學家越發想一探奧爾特雲究竟。

紅色軌道為塞德娜

總結

目前，科學家還並沒有直接觀測到奧爾特雲，但是目前的總總跡象都表明了奧爾特雲存在的可能性非常大，奧爾特雲的存在也可以解釋太陽系的許多現象，比如長周期彗星的起源，以及解釋太陽系的誕生，因為天文學家普遍認為奧爾特雲是50億年前形成太陽及其行星的星雲之殘餘物質，並包圍著太陽系。

幾年前有人提議建立一個太空觀測站，以觀察與奧爾特雲一樣遙遠的物體。被稱為Whipple任務，它將在太陽地球L2點軌道運行，並以廣闊的視野觀察天空。

它將嘗試在距離更遠的恆星前方一公裡處的物體小到一公裡的情況下探測過渡事件。從理論上講該任務將能夠發現這些過渡到22000個天文單位或近半光年。

但不管怎麼樣，隨著人類科技的不斷提高，奧爾特雲的神秘面紗終有一天會被揭開！