Tajemnicza spiralna struktura na zewnętrznej granicy układu Słonecznego. Co to jest?

Choć Neptun jest najdalszą znaną planetą Układu Słonecznego, to nijak nie można powiedzieć, że za jego orbitą kończy się nasz układ planetarny. Jakby nie patrzeć, za orbitą Neptuna rozciąga się niezwykle rozległy Pas Kuipera z obiektami takimi jak Pluton i Makemake, które także krążą wokół Słońca. Więcej, nawet najodleglejsze obiekty Pasa Kuipera wciąż nie znajdują się na prawdziwych granicach zewnętrznych naszego układu. Taką granicą teoretycznie jest jednak Obłok Oorta, rozległy zbiór lodowych ciał krążących wokół Słońca w odległości nawet jednego roku świetlnego.
Tajemnicza spiralna struktura na zewnętrznej granicy układu Słonecznego. Co to jest?

Powszechnie przyjmuje się, że Obłok Oorta to sferyczny twór złożonych z miliardów mniejszych i większych lodowych brył. Nie sposób tego jednak dokładnie ustalić, bowiem w tak dużej odległości lodowych obiektów praktycznie nie da się dostrzec za pomocą obecnie dostępnych instrumentów obserwacyjnych. O istnieniu Obłoku Oorta dowiadujemy się dopiero wtedy, gdy wskutek interakcji grawitacyjnych między jego elementami, jeden z nich przypadkowo wyrzucany jest do wnętrza Układu Słonecznego i pojawia się w zasięgu naszych teleskopów jako nowa kometa długookresowa.

Mimo tego pojedyncze komety długookresowe, choć potwierdzają istnienie Obłoku Oorta, to nie są w stanie powiedzieć nam za dużo o jego strukturze i dynamice.

Czytaj także: Mroczne światy: Co kryje się na obrzeżach Układu Słonecznego?

Z tego też powodu naukowcy z Southwest Research Institute oraz American Museum of Natural History postanowili nieco dokładniej przyjrzeć się temu, w jaki sposób może wyglądać „wewnętrzny” Obłok Oorta, czyli ta część przestrzeni, która znajduje się w zakresie odległości od 1000 do 10000 jednostek astronomicznych od Słońca. Przyjmuje się bowiem, że jest tu znacząca większość, tj. nawet biliony lodowych głazów, z których tylko nieliczne kiedykolwiek zapuszczą się do wnętrza Układu Słonecznego.

Naukowcy zwracają uwagę na fakt, że w tak dużych odległościach od Słońca rozkład wpływów na ruch obiektów jest nieco inny, niż wewnątrz Układu Słonecznego. W wewnętrznym Obłoku Oorta wpływ grawitacyjny planet naszego układu nie jest już tak istotny.

Co więcej, znacznie istotniejszy jest wpływ grawitacyjny naszej galaktyki. Jakby nie patrzeć Obłok Oorta przemieszcza się wraz ze Słońcem w przestrzeni międzygwiezdnej. Na obiekty Obłoku Oorta mogą mieć wpływ zatem pobliskie gwiazdy, czarny dziury i oddziaływanie grawitacyjne centrum naszej galaktyki. Można powiedzieć, że mamy tutaj do czynienia ze swoistymi pływami galaktycznymi. To właśnie te delikatne, ale wyraźne oddziaływanie pływów galaktyki mogą zaburzać orbity lodowych ciał krążących wokół Słońca w wewnętrznym Obłoku Oorta.

Naukowcy z SwRI postanowili wykorzystać jeden z superkomputerów NASA do stworzenia modelu opisującego skomplikowane interakcje sił grawitacyjnych oddziałujących na obiekty Obłoku Oorta. Wyniki symulacji okazały się zaskakujące. Wszystko wskazuje bowiem na to, że wbrew powszechnemu mniemaniu Obłok Oorta wcale nie ma kształtu kuli otaczającej Słońce, a w rzeczywistości przypomina on bardziej spiralny dysk o średnicy około 15 000 jednostek astronomicznych nachylony pod kątem około 30 stopni do ekliptyki. Mało tego, szczegółowa analiza ujawniła, że ów dysk także nie jest jednorodny, bowiem można w nim wyróżnić dwa charakterystyczne ramiona spiralne. Można zatem powiedzieć, że lodowe obiekty znajdujące się w Układzie Słonecznym układają się w swoistą miniwersję galaktyki spiralnej.

Czytaj także: Nieznane obiekty kosmiczne większe od Układu Słonecznego odkryte w naszej galaktyce

Wszystko wskazuje na to, że owe ramiona są zorientowane niemal prostopadle do kierunku centrum naszej galaktyki. Badacze przekonują, że za ich powstanie odpowiadają galaktyczne pływy. Można zatem powiedzieć, że w przypadku obiektów Obłoku Oorta mamy do czynienia z wpływem grawitacyjnym odległych, masywnych obiektów, które w procesie tzw. oscylacji Kozai powodują powolne zmiany parametrów orbitalnych. Z czasem to one kształtują wygląd wewnętrznego Obłoku Oorta i nie jest w stanie tego zmienić ani grawitacyjny wpływ planet układu, ani nawet przelatujące w pobliżu Układu Słonecznego gwiazdy.

Tyle przynajmniej mówi teoria i modele komputerowe. Obserwacyjne potwierdzenie takiego kształtu Obłoku Oorta nie będzie jednak łatwe. Obecnie nie posiadamy bowiem instrumentów zdolnych zaobserwować dużą liczbę tak odległych lodowych obiektów, ani takich, które byłyby w stanie wyłuskać promieniowanie emitowane przez te obiekty z szumu promieniowania tła.

Radek KosarzyckiR
Napisane przez

Radek Kosarzycki

Redaktor naczelny Focus.pl. Od 2015 r. codziennie pisze o astronomii, astrofizyce i eksploracji przestrzeni kosmicznej.