Przez dziesięciolecia naukowcy teoretykowali, że poza krawędzią Układu Słonecznego, w odległości do 50 000 jednostek AU (0,79 ly) od Słońca, leży masywna chmura lodowych planetozymali zwana chmurą Oorta. Nazwana na cześć holenderskiego astronoma Jana Oorta, uważa się, że ta chmura pochodzi właśnie z długoterminowych komet. Jednak do tej pory nie przedstawiono bezpośrednich dowodów potwierdzających istnienie chmury Oort.
Wynika to z faktu, że Chmura Oorta jest bardzo trudna do zaobserwowania, ponieważ znajduje się dość daleko od Słońca i rozprasza się na bardzo dużym obszarze przestrzeni kosmicznej. Jednak w ostatnich badaniach zespół astrofizyków z University of Pennsylvania zaproponował radykalny pomysł. Korzystanie z map Cosmic Microwave Background (CMB) utworzonych przez Planck misji i innych teleskopów, uważają, że chmury Oorta wokół innych gwiazd można wykryć.
Badanie - „Sondowanie chmur Oorta wokół gwiazd Drogi Mlecznej za pomocą badań CMB”, które niedawno pojawiło się w Internecie, było prowadzone przez Erica J Baxtera, doktora habilitowanego z Wydziału Fizyki i Astronomii na Uniwersytecie Pensylwanii. Dołączyli do niego profesorowie z Pensylwanii Cullen H. Blake i Bhuvnesh Jain (główny mentor Baxtera).
Reasumując, Chmura Oorta jest hipotetycznym regionem kosmicznym, który, jak się uważa, rozciąga się od 2000 do 5000 AU (0,03 i 0,08 ly) aż do 50 000 AU (0,79 ly) od Słońca - choć niektóre szacunki wskazują, że może on osiągnąć aż od 100 000 do 200 000 AU (1,58 i 3,16 ly). Podobnie jak Pas Kuipera i Rozproszony Dysk, Chmura Oorta jest rezerwuarem obiektów transneptunowych, chociaż jest ona tysiące razy bardziej oddalona od naszego Słońca niż pozostałe dwa.
Uważa się, że ta chmura pochodzi z populacji małych, lodowych ciał w odległości 50 AU od Słońca, które były obecne, gdy Układ Słoneczny był jeszcze młody. Z czasem przypuszcza się, że zaburzenia orbitalne spowodowane przez gigantyczne planety spowodowały, że obiekty, które miały bardzo stabilne orbity, uformowały Pas Kuipera wzdłuż płaszczyzny ekliptyki, podczas gdy te, które miały bardziej ekscentryczne i odległe orbity, uformowały Obłok Oorta.
Według Baxtera i jego współpracowników, ponieważ istnienie Obłoku Oorta odgrywało ważną rolę w tworzeniu Układu Słonecznego, logiczne jest zatem założenie, że inne układy gwiezdne mają własne Obłoki Oorta - które nazywają egzo-Oortem Chmury (EXOC). Jak dr Baxter wyjaśnił Space Magazine za pośrednictwem poczty elektronicznej:
„Jednym z proponowanych mechanizmów formowania się chmury Oorta wokół naszego Słońca jest to, że niektóre obiekty z dysku protoplanetarnego naszego Układu Słonecznego zostały wyrzucone na bardzo duże, eliptyczne orbity przez interakcje z gigantycznymi planetami. Na orbity tych obiektów oddziaływały następnie pobliskie gwiazdy i przypływy galaktyczne, powodując ich odejście od orbit ograniczonych do płaszczyzny układu słonecznego i utworzenie teraz kulistej chmury Oorta. Można sobie wyobrazić, że podobny proces może mieć miejsce wokół innej gwiazdy z gigantycznymi planetami, i wiemy, że istnieje wiele gwiazd, które mają gigantyczne planety. ”
Jak wskazali Baxter i jego koledzy w swoich badaniach, wykrycie EXOC jest trudne, głównie z tych samych powodów, dla których nie ma bezpośrednich dowodów na własną chmurę Oort Układu Słonecznego. Po pierwsze, w chmurze nie ma dużo materiału, a jego szacunki wahają się od kilku do dwudziestu mas Ziemi. Po drugie, obiekty te znajdują się bardzo daleko od naszego Słońca, co oznacza, że nie odbijają dużo światła lub mają silne emisje termiczne.
Z tego powodu Baxter i jego zespół zalecili użycie map nieba na falach milimetrowych i submilimetrowych w celu znalezienia znaków Obłoków Oorta wokół innych gwiazd. Takie mapy już istnieją, dzięki takim misjom jak Planck teleskop, który zmapował Cosmic Microwave Background (CMB). Jak wskazał Baxter:
„W naszym artykule wykorzystujemy mapy nieba o częstotliwości 545 GHz i 857 GHz, które zostały wygenerowane na podstawie obserwacji satelity Planck. Planck został właściwie zaprojektowany * tylko * do mapowania CMB; fakt, że możemy użyć tego teleskopu do badania chmur egzo-Oorta i potencjalnie procesów związanych z formowaniem się planet, jest dość zaskakujący! ”
Jest to dość rewolucyjny pomysł, ponieważ wykrywanie EXOC nie było częścią zamierzonego celu Planck misja. Poprzez mapowanie CMB, które jest „promieniowaniem reliktowym” pozostałym po Wielkim Wybuchu, astronomowie próbowali dowiedzieć się więcej o tym, jak Wszechświat ewoluował od wczesnego Wszechświata - około. 378,000 lat po Wielkim Wybuchu. Jednak ich badanie opiera się na wcześniejszych pracach prowadzonych przez Alana Sterna (głównego badacza Nowe Horyzonty misja).
W 1991 r., Wraz z Johnem Stockem (z University of Colorado, Boulder) i Paulem Weissmannem (z NASA Jet Jet Propulsion Laboratory), Stern przeprowadził badanie zatytułowane „Poszukiwanie IRAS dla pozasłonecznych chmur Oorta”. W tym badaniu zasugerowali wykorzystanie danych z podczerwonego satelity astronomicznego (IRAS) w celu wyszukiwania EXOC. Jednakże, podczas gdy badania koncentrowały się na niektórych długościach fal i 17 układach gwiazd, Baxter i jego zespół polegali na danych dla dziesiątek tysięcy układów i dla szerszego zakresu długości fal.
Inne obecne i przyszłe teleskopy, które zdaniem Baxtera i jego zespołu mogą być przydatne w tym zakresie, obejmują Teleskop Bieguna Południowego, znajdujący się na stacji Bieguna Południowego Amundsen – Scott na Antarktydzie; Teleskop Kosmologiczny Atacama i Obserwatorium Simonsa w Chile; przenoszony balonem submilimetrowy teleskop (BLAST) na Antarktydzie; teleskop Green Bank w Wirginii Zachodniej i inne.
„Ponadto Gaia ostatnio satelita bardzo dokładnie odwzorował pozycje i odległości gwiazd w naszej galaktyce - dodał Baxter. „To sprawia, że wybieranie celów dla wyszukiwań chmury exo-Oort jest stosunkowo proste. Użyliśmy kombinacji Gaia i Planck dane w naszej analizie. ”
Aby przetestować swoją teorię, Baxter i zespół opracowali szereg modeli emisji cieplnej chmur egzo-Oorta. „Modele te sugerowały, że wykrycie chmur egzoorta wokół pobliskich gwiazd (lub przynajmniej ograniczenie ich właściwości) było możliwe, biorąc pod uwagę istniejące teleskopy i obserwacje” - powiedział. „W szczególności modele sugerowały, że dane z Planck satelita może potencjalnie zbliżyć się do wykrycia chmury egzo-Oorta, takiej jak nasza, wokół pobliskiej gwiazdy. ”
Ponadto Baxter i jego zespół wykryli również ślad wokół niektórych gwiazd, które rozważali w swoich badaniach - szczególnie w systemach Vega i Formalhaut. Korzystając z tych danych, byli w stanie nałożyć ograniczenia na istnienie EXOC w odległości od 10 000 do 100 000 jednostek AU od tych gwiazd, co z grubsza pokrywa się z odległością między naszym Słońcem a chmurą Oort.
Konieczne będą jednak dodatkowe badania przed potwierdzeniem istnienia któregokolwiek z EXOC. Ankiety te prawdopodobnie obejmą Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, którego uruchomienie zaplanowano na 2021 r. W międzyczasie badanie to ma pewne znaczące implikacje dla astronomów, i to nie tylko dlatego, że obejmuje wykorzystanie istniejących map CMB do badań pozasłonecznych. Jak ujął to Baxter:
„Samo wykrycie chmury egzo-Oorta byłoby naprawdę interesujące, ponieważ, jak wspomniałem powyżej, nie mamy bezpośrednich dowodów na istnienie własnej chmury Oort. Jeśli wykryjesz chmurę egzo-Oorta, może ona zasadniczo zapewnić wgląd w procesy związane z formowaniem się planet i ewolucją dysków protoplanetarnych. Wyobraź sobie na przykład, że wykryliśmy chmury egzo-Oorta tylko wokół gwiazd, które mają gigantyczne planety. Dostarczyłoby to całkiem przekonujących dowodów na to, że formowanie się chmury Oorta wiąże się z gigantycznymi planetami, jak sugerują popularne teorie dotyczące tworzenia naszej własnej chmury Oorta. ”
W miarę poszerzania naszej wiedzy o Wszechświecie naukowcy coraz bardziej interesują się tym, co nasz Układ Słoneczny ma wspólnego z innymi układami gwiezdnymi. To z kolei pomaga nam dowiedzieć się więcej o tworzeniu i ewolucji naszego własnego systemu. Dostarcza także możliwych wskazówek, jak wszechświat zmieniał się w czasie, a może nawet gdzieś kiedyś można znaleźć życie.
