| ican0120 | 2022-10-20 13:19 |
千百年来，天文学家们观测过无数彗星与地球擦边而过、点亮夜空。这些观测也引发了许多思考。例如，彗星是从哪里来的呢？既然彗星的表面物质在接近太阳的途中不断蒸发（从而赋予它们绚烂的光晕），那彗星肯定在很远的地方形成，并在那儿度过了大半辈子。 奥尔特云假想图 (图源：Steemit) 随着时间的推移，这些观察产生了一种理论：在太阳和行星之外，存在着一大片由冰物质和岩石组成的云，而彗星大多来自那里。这片名为“奥尔特云(Oort Cloud)”(根据理论创始人命名)的存在仍未被证实。但从据信来自那里的长周期和短周期彗星中，天文学家已经了解了很多关于它的结构和组成。 定义： 奥尔特云是一个理论上的球状云，主要由冰星子组成，据信它围绕太阳的距离可达10万天文单位(2光年)左右。这个距离表明了奥尔特云处于星际空间，位于定义了太阳系边界的日球层外，几乎脱离了太阳的重力影响。  奥尔特云所在位置图示，位于日球层边缘 就像柯伊伯带(Kuiper Belt)与散盘地带(Scattered Disc)一样，奥尔特云也是一个海外(trans-Neptunian)天体的聚集地，不过比柯伊伯带和散盘离太阳更远几千倍。冰星子云首次由爱沙尼亚天文学奥皮克(Ernst Öpik)提出，并推测长周期彗星在这团太阳系外围绕行的云中诞生。 1950年，扬•奥尔特重塑了这个概念，并独立地假设了奥尔特云的存在如何解释长周期彗星的种种行为。尽管并没有人直接观测和证实过奥尔特云，它的存在已经在科学界被广泛认可。 结构与组成： 奥尔特云被认为从距太阳2000到5000个天文单位(0.03到0.08光年)延伸到距太阳50000个天文单位(0.79光年)，但也有人估计其外缘最远可达距太阳100000到200,000个天文单位(1.58到3.16光年)。奥尔特云由两个区域组成的--一个20000到50000天文单位(0.32到0.79光年)的球形外奥尔特云，和2000到20000天文单位(0.03到0.32光年)碟形的内奥尔特云(也被称作希尔云)。 外奥尔特云可能有数万亿直径大于1千米的天体和上十亿直径大于20千米的天体。它的重量至今未知，但是想象一下--若哈雷彗星是外奥尔特云天体的典型代表，外奥尔特云的总体质量将约为3×1025千克，即五个地球质量。  天文界著名的哈雷彗星 (图源：Wikipedia) 根据观测到的彗星分析，奥尔特云的绝大部分天体都由冰态挥发物组成，例如、甲烷、乙烷、一氧化碳、氰化氢和氨。据信起源于奥尔特云的小行星的出现也促进了理论研究--1-2%的奥尔特云天体正是小行星。 早期猜测认为外奥特云的质量为380个地球质量，但对长周期彗星大小分布进一步的认知，奥特云的估计质量被大大降低。然而内奥尔特云的质量仍待验证。柯伊伯带和奥尔特云都属于海外天体，因为它们的轨道比海王星更远。  从理论上讲，被称为奥尔特云的彗星带环绕着太阳系 (图片来源：NASA/JPL) 起源： 奥尔特云被认为是大约46亿年前围绕太阳形成的原行星盘的残余。最为广泛接受的假设是，奥尔特云天体们最初更接近太阳，因为它们与太阳系的行星们在同一过程中形成；然而奥尔特云天体在以木星为例的年轻气态巨行星的引力作用下，喷射成极长椭圆形或抛物线轨道，成为现在这样。 NASA最近的研究表明，许多奥尔特云天体是由太阳和其兄弟恒星在形成和分离的过程中交换物质产生的。这也说明了许多、甚至是大多数奥尔特云天体并不是在太阳周围形成的。 来自蔚蓝海洋天文台(Observatoire de la Cote d’Azur)的亚历山大(Alessandro Morbidelli)模拟了奥尔特云从诞生到现在的进化过程。模拟实验证实了奥尔特云周围的恒星重力和银河潮汐力将奥尔特云塑造得更加像环状。这就解释了为什么外奥尔特云几近球状，而希尔云(即内奥尔特云)，尽管受到太阳重力影响，却仍与球状相差甚远。  太阳系、奥尔特云对比。7万年前，肖尔茨的恒星和伴星曾穿过我们太阳系的外部边界 (图片来源： NASA, Michael Osadciw/University of Rochester) 近期研究发现，奥尔特云的形成与“太阳系在200-400恒星中的内嵌星团形成”的理论在大体上不谋而合。这些早期恒星很有可能促进了奥尔特云的形成，因为初期穿过内嵌星的近距离恒星数量比今天要高许多，导致了更加频繁的扰动。 彗星： 在太阳系中有两处彗星起源点。彗星作为无穷小量在奥尔特云中诞生。当经过的恒星把某些无穷小量撞出轨道时，这些物质就进入一个长期的轨道，飞入太阳系内部，然后又飞出来。彗星就此形成。  绚烂的短周期彗星45P (图源：Cometography) 短周期彗星的轨道至多是两百年，长周期彗星轨道则可长达千年。短周期彗星据信来自柯伊伯带和散盘地带，而长周期彗星被公认起源于奥尔特云。不过，这条规则也有一些例外。 例如，短周期彗星分为两种：木族彗星和哈族彗星。哈族彗星，由它们的原型哈雷彗星命名，十分与众不同。它们尽管是短周期彗星，但仍被认为起源于奥尔特云。根据他们的轨道分析，哈族彗星曾是长周期彗星，但受某个气体巨星的重力影响而拐进了太阳系内部。  彗星绕行太阳的过程 (图源：大气和空间科学实验室/NASA) 探索： 因为奥尔特云比柯伊伯带离太阳更遥远，它的区域仍未被探索和证实。航天探测器对奥尔特云所知甚少。就连即将驶出太阳系，地表最快、行驶最远的行星探测器，旅行者一号(Voyager 1)，也没有为我们提供更多线索的可能性。  旅行者一号 (图片来源：Astronomy Magazines) 按照旅行者一号当前的速度，它将在300年内抵达奥尔特云，然后花30000年左右穿过它。不过，预计在2025年，旅行者一号的放射性热电产生器就不足以供电支撑任何科学仪器。另外四个正在驶出太阳系的探测--旅行者二号，先驱者11和12号，与新视野号，都没有足够的动力支撑他们抵达奥尔特云。 由于奥尔特云离地球非常遥远，探索它的道路困难重重。等到机器人探测器真正到达并开始认真探索这一地区的时候，地球上已经经过了几个世纪。不仅那些发射探测器的人早已死去，那时人类也很可能发明了更为精妙的探测器，甚至发明了可以抵达奥尔特云的载人飞船。  柯伊伯带和奥尔特云的相对位置 左为柯伊伯带；右为奥尔特云 (图源：欧洲航天局) 尽管如此，研究仍然可以(并且正在进行中)通过检查奥尔特云定期喷出的彗星来进行。在未来的几年中，远程天文台很可能会在这一区域的太空中有一些有趣的发现。这是一片很大的云，我们偶尔觊觎一下说不定就有出人意料的发现。 |
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