La nube de Oort [1] (también la nube de Epik-Oort [2] ) es una región esférica hipotética del sistema solar , que es la fuente de cometas de período largo . Instrumentalmente, no se ha confirmado la existencia de la nube de Oort, pero muchos hechos indirectos apuntan a su existencia.
La distancia estimada a los límites exteriores de la nube de Oort desde el Sol es de entre 50.000 y 100.000 UA . E. [3] es aproximadamente un año luz . Esto es aproximadamente una cuarta parte de la distancia de Proxima Centauri , la estrella más cercana al Sol. El cinturón de Kuiper y el disco disperso , otras dos regiones conocidas de objetos transneptunianos , tienen un diámetro unas mil veces más pequeño que la nube de Oort. El límite exterior de la nube de Oort determina el límite gravitatorio del sistema solar [4] : la esfera de Hill , definida para el sistema solar en 2 st. año _
Se cree que la nube de Oort comprende dos regiones separadas: una nube de Oort exterior esférica y una nube de Oort interior en forma de disco. Los objetos en la nube de Oort están compuestos en gran parte de agua, amoníaco y hielo de metano. Los astrónomos creen que los objetos que componen la nube de Oort se formaron cerca del Sol y fueron dispersados en el espacio por los efectos gravitatorios de los planetas gigantes al principio del desarrollo del sistema solar [3] .
Aunque no ha habido observaciones directas confirmadas de la nube de Oort, los astrónomos creen que es la fuente de todos los cometas de período largo y cometas tipo Halley que llegan al sistema solar, así como muchos centauros y cometas de la familia de Júpiter [5 ] . La parte exterior de la nube de Oort es el límite aproximado del sistema solar y puede verse afectada fácilmente por las fuerzas gravitatorias de las estrellas que pasan y de la galaxia misma . Estas fuerzas a veces hacen que los cometas se dirijan hacia la parte central del sistema solar [3] . Los cometas de período corto, en función de sus órbitas, pueden originarse no solo en el disco disperso , sino también en la nube de Oort [3] [5] . Aunque se observaron y midieron el cinturón de Kuiper y el disco disperso más distante, solo cinco objetos conocidos supuestamente se consideraron objetos de la nube de Oort para 2004-2008: Sedna , 2000 CR 105 , 2006 SQ 372 , 2008 KV 42 y 2012 VP 113 [6] [7] . Posteriormente, se han descubierto otros objetos de este tipo, como el C/2014 UN271 . También hay hipótesis no confirmadas sobre la existencia en el límite interior de la nube de Oort (30 mil UA) del planeta gigante gaseoso Tyche y, posiblemente, de cualquier otro " Planeta X ", y más allá de sus límites exteriores, la estrella satélite del Sol. Némesis .
La idea de la existencia de tal nube fue propuesta por primera vez por el astrónomo estonio Ernst Epik en 1932 [8] . En la década de 1950, el astrofísico holandés Jan Oort propuso la idea de forma independiente como un medio para resolver la paradoja [9] de la fragilidad de los cometas (se rompen como resultado de la evaporación cerca del perihelio, a menos que se forme una costra de materia no volátil). ) y la inestabilidad de sus órbitas (caerán sobre el Sol o un planeta o serán expulsados por ellos del sistema solar). Aparentemente, los cometas se conservaron en una "nube", muy distante del Sol [9] [10] [11] .
Hay dos clases de cometas: cometas de periodo corto y cometas de periodo largo. Los cometas de período corto tienen órbitas relativamente cercanas al Sol, con un período de menos de 200 años y una pequeña inclinación al plano de la eclíptica .
Oort señaló que hay un pico en la distribución de afelias en los cometas de período largo: ≈ 20 000 UA. E. (3 billones de km), lo que sugiere a esta distancia una nube de cometas con una distribución isotrópica esférica (porque los cometas de período largo aparecen desde todas las inclinaciones) [11] . Cometas relativamente raros con órbitas de menos de 10.000 UA. es decir , probablemente han pasado una o más veces por el sistema solar, y por lo tanto tienen órbitas comprimidas por la gravedad de los planetas [11] .
La nube de Oort está formada por hipotéticos
Los modelos predicen que hay decenas o cientos de veces más núcleos cometarios en la nube interior que en la exterior [12] [13] [14] ; se considera una posible fuente de nuevos cometas para reponer la nube exterior relativamente escasa a medida que se agota gradualmente. La nube de Hills explica la larga existencia de la nube de Oort durante miles de millones de años [15] .
Se cree que la nube de Oort exterior contiene varios billones de núcleos de cometas de más de 1,3 km [3] (alrededor de 500 000 millones con una magnitud absoluta más brillante que 10,9), con una distancia media entre cometas de varias decenas de millones de kilómetros [5 ] [ 16] . Su masa total no se conoce con certeza, pero asumiendo que el cometa Halley es un prototipo adecuado para todos los cometas dentro de la nube de Oort exterior, la masa total estimada es de 3⋅1025 kg , o aproximadamente cinco veces la masa de la Tierra [3] [17 ] . Anteriormente, se pensaba que la nube era más masiva (hasta 380 masas terrestres) [18] , pero el conocimiento reciente de la distribución de tamaño de los cometas de período largo ha llevado a estimaciones mucho más bajas. Actualmente se desconoce la masa de la nube de Oort interior.
Según los estudios de los cometas, se puede suponer que la gran mayoría de los objetos de la nube de Oort consisten en varios hielos formados por sustancias como agua, metano , etano , monóxido de carbono y cianuro de hidrógeno [19] . Sin embargo, el descubrimiento de 1996 PW , un asteroide con una órbita más típica de los cometas de período largo, sugiere que puede haber objetos rocosos en la nube de Oort [20] . Un análisis de la proporción de isótopos de carbono y nitrógeno en los cometas tanto de la nube de Oort como de la familia de Júpiter muestra solo pequeñas diferencias, a pesar de sus regiones de origen muy aisladas. De esto se deduce que los objetos de estas regiones se originaron a partir de la nube protosolar original [21] . Esta conclusión también está respaldada por estudios de tamaños de partículas en los cometas de la nube de Oort [22] y por un estudio de la colisión de la sonda espacial Deep Impact con el cometa Tempel 1 perteneciente a la familia de Júpiter [23] .
Se cree que la Nube de Oort es un remanente del disco protoplanetario original que se formó alrededor del Sol hace aproximadamente 4600 millones de años [3] . Según una hipótesis ampliamente aceptada, los objetos de la nube de Oort se formaron originalmente mucho más cerca del Sol en el mismo proceso que formó tanto planetas como asteroides , pero las interacciones gravitatorias con planetas gigantes jóvenes como Júpiter arrojaron los objetos en órbitas extremadamente elípticas u órbitas parabólicas . 3] [24] . Las simulaciones del desarrollo de la nube de Oort desde los orígenes del Sistema Solar hasta el período actual muestran que la masa de la nube alcanzó su punto máximo aproximadamente 800 millones de años después de la formación, a medida que la tasa de acumulación y colisiones se ralentizó y la tasa de agotamiento de la nube comenzó a disminuir. superar la tasa de reposición [3] .
El modelo de Julio Ángel Fernández sugiere que el disco disperso , que es la principal fuente de cometas de período corto en el Sistema Solar, también podría ser la principal fuente de objetos de la nube de Oort. Según el modelo, aproximadamente la mitad de los objetos en el disco disperso se mueven hacia la nube de Oort, mientras que una cuarta parte se desplaza hacia el interior de la órbita de Júpiter y una cuarta parte se expulsa a órbitas hiperbólicas . El disco disperso aún puede estar suministrando material a la nube de Oort [25] . Como resultado, un tercio de los objetos del disco disperso actual probablemente caerán en la nube de Oort en 2.500 millones de años [26] .
Los modelos informáticos muestran que los impactos del material cometario durante el período de formación desempeñaron un papel mucho más importante de lo que se pensaba anteriormente. Según estos modelos, el número de colisiones en la historia temprana del sistema solar fue tan alto que la mayoría de los cometas fueron destruidos antes de que alcanzaran la nube de Oort. Por lo tanto, la masa acumulada actual de la nube de Oort es mucho menor de lo que se pensaba [27] . La masa estimada de la nube es solo una pequeña parte del material expulsado, 50-100 masas terrestres [3] .
Las interacciones gravitatorias con las estrellas cercanas y las fuerzas de marea galácticas han alterado las órbitas de los cometas para hacerlas más circulares. Esto explica la forma casi esférica de la nube de Oort exterior [3] . Y la nube Hills, que está más conectada con el Sol, eventualmente debería adquirir una forma esférica. Estudios recientes han demostrado que la formación de la nube de Oort es ciertamente consistente con la hipótesis de que el sistema solar se formó como parte de un cúmulo estelar de 200 a 400 estrellas. Estas primeras estrellas cercanas probablemente desempeñaron un papel en la formación de la nube, ya que el número de pasajes estelares cercanos dentro del cúmulo era mucho mayor que en la actualidad, lo que provocaba perturbaciones mucho más frecuentes [28] .
Los resultados de un estudio del espectro del cometa interestelar C/2019 Q4 (Borisov) muestran que se pueden formar cometas en otros sistemas planetarios como resultado de procesos similares a los que llevaron a la formación de cometas en la nube de Oort [29 ] .
Se cree que los cometas tienen dos regiones distintas de origen en el sistema solar. Se cree comúnmente que los cometas de período corto (con períodos de hasta 200 años) se originan en el cinturón de Kuiper o disco disperso, dos discos planos conectados de material helado que comienzan en la órbita de Plutón alrededor de 38 UA. e. y extendiéndose conjuntamente hasta 100 a.u. es decir, del sol. A su vez, los cometas de período largo, como el cometa Hale-Bopp , con períodos de miles de años, se cree que se originan en la nube de Oort. Las órbitas dentro del cinturón de Kuiper son relativamente estables y, por lo tanto, se cree que solo unos pocos cometas se originan allí. El disco disperso, por otro lado, es dinámicamente activo y es un lugar de origen mucho más probable para los cometas. Los cometas salen del disco disperso hacia la esfera de los planetas exteriores, convirtiéndose en objetos conocidos como centauros . Luego, los centauros se mueven hacia órbitas internas y se convierten en cometas de período corto.
Hay dos familias principales de cometas de período corto: la familia de Júpiter (con semiejes mayores de menos de 5 UA) y la familia de Neptuno, o familia Halley (este nombre se le da por la similitud de sus órbitas con la órbita de el cometa Halley ). Los cometas de la familia de Neptuno son inusuales porque, aunque son de período corto, su principal región de origen es la nube de Oort, no un disco disperso. Se cree, en base a sus órbitas, que eran cometas de período largo, y luego fueron capturados por la gravedad de los planetas gigantes y redirigidos a la región interior del sistema solar. Este proceso también puede haber afectado las órbitas de una parte significativa de los cometas de la familia de Júpiter, aunque se cree que la mayoría de estos cometas se originaron en un disco disperso.
Oort señaló que el número de cometas que regresan es mucho menor de lo previsto por su modelo, y este problema aún no se ha resuelto. Ningún proceso dinámico conocido puede explicar el menor número de cometas observados. Las hipótesis de esta discrepancia son: la destrucción de cometas debido a fuerzas de marea, colisiones o calentamiento; pérdida de todos los volátiles, lo que hace que algunos cometas se vuelvan indetectables o formen una costra aislante en la superficie. Los estudios a largo plazo de los cometas de la nube de Oort han demostrado que su abundancia en la región de los planetas exteriores es varias veces mayor que en la región de los planetas interiores. Esta discrepancia podría deberse a la atracción de Júpiter, que actúa como una especie de barrera, atrapando a los cometas entrantes y provocando que colisionen con él, como fue el caso del cometa Shoemaker-Levy 9 en 1994.
Se cree que las posiciones actuales de la mayoría de los cometas vistos cerca del Sol se deben a la distorsión gravitatoria de la nube de Oort por las fuerzas de marea causadas por la galaxia de la Vía Láctea . Así como las fuerzas de marea de la Luna doblan y deforman los océanos de la Tierra, provocando el flujo y reflujo de las mareas, de la misma manera, las fuerzas de marea galácticas doblan y deforman las órbitas de los cuerpos en el sistema solar exterior, atrayéndolos hacia el centro del sistema solar. galaxia. En el sistema solar interior, estos efectos son insignificantes en comparación con la gravedad del Sol. Sin embargo, en el sistema solar exterior, la gravedad del Sol es mucho más débil y el gradiente del campo gravitatorio de la Vía Láctea juega un papel mucho más importante. Debido a este gradiente, las fuerzas de marea galácticas pueden distorsionar la nube esférica de Oort, estirando la nube hacia el centro galáctico y comprimiéndola a lo largo de los otros dos ejes. Estas débiles perturbaciones galácticas pueden ser suficientes para desalojar los objetos de la nube de Oort de sus órbitas hacia el Sol. La distancia a la que la fuerza gravitacional del Sol da paso a la marea galáctica se denomina radio de truncamiento de marea. Se encuentra dentro de un radio de 100.000 - 200.000 UA. E. y marca el límite exterior de la nube de Oort.
Algunos científicos propusieron la siguiente teoría: quizás las fuerzas de marea galácticas contribuyeron a la formación de la nube de Oort, aumentando el perihelio de planetesimales con grandes afelias. Los efectos de la marea galáctica son muy complejos y dependen fuertemente del comportamiento de los objetos individuales del sistema planetario. Sin embargo, el efecto acumulativo puede ser bastante significativo: hasta el 90% de los cometas de la nube de Oort pueden ser causados por la marea galáctica. Los modelos estadísticos de las órbitas de los cometas observables de período largo muestran que la marea galáctica es la principal fuente de perturbaciones orbitales, desplazándolas hacia el sistema solar interior.
Además de los cometas de período largo, solo cinco objetos conocidos tienen órbitas que sugieren pertenecer a la nube de Oort: Sedna , 2000 CR 105 , 2006 SQ 372 , 2008 KV 42 y 2012 VP 113 . Los dos primeros y el último, a diferencia de los objetos del disco disperso , tienen perihelios situados fuera del alcance gravitacional de Neptuno, y por tanto sus órbitas no pueden explicarse por las perturbaciones de los planetas gigantes [30] . Si se formaron en sus ubicaciones actuales, sus órbitas deben haber sido inicialmente circulares. En otras circunstancias, la acreción (combinación de cuerpos pequeños en uno grande) no sería posible, porque las grandes velocidades relativas entre planetesimales serían demasiado destructivas [31] . Sus órbitas elípticas modernas se pueden explicar mediante las siguientes hipótesis:
Las hipótesis de captura y "elevación" son más consistentes con las observaciones [6] .
El 18 de agosto de 2008, en la conferencia "Sloan Digital Sky Survey: Asteroids in Cosmology", astrónomos de la Universidad de Washington presentaron evidencia del origen del objeto transneptuniano 2006 SQ 372 de la nube de Oort interna [33] .
Algunos astrónomos clasifican a Sedna y 2000 CR 105 como un " disco disperso expandido " en lugar de la nube interna de Oort.
Número | Nombre | Diámetro ecuatorial, km | Perihelio , a. mi. | Afelio , A. mi. | año de apertura | pioneros |
---|---|---|---|---|---|---|
90377 | sedna | 995 | 76.1 | 892 | 2003 | Pardo , Trujillo , Rabinowitz |
148209 | 2000 CR 105 | ≈250 | 44.3 | 397 | 2000 | Observatorio Lowell |
308933 | 2006 SQ372 | 50-100 | 24.156 | 2005.38 | 2006 | Encuesta del cielo digital de Sloan |
— | 2008 KV42 | 58,9 | 20.217 | 71.760 | 2008 | " Telescopio Canadá-Francia-Hawaii " |
— | 2012VP 113 | 595 | 80.6 | 446 | 2012 | " Observatorio Interamericano Cerro Tololo " |
Existe la opinión de que la nube de Oort es la única fuente probable de cometas que chocan con la Tierra a intervalos regulares. La astrofísica estadounidense Lisa Randall cree que la periodicidad de las extinciones masivas en la biosfera terrestre está relacionada con la influencia de la nube de Oort [34] .
sistema solar | |
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Estrella central y planetas | |
planetas enanos | Ceres Plutón haumea hacerhacer eris Candidatos sedna orco Quaoar pistola-pistola 2002 MS 4 |
Satélites grandes | |
Satélites / anillos | Tierra / ∅ Marte Júpiter / ∅ Saturno / ∅ Urano / ∅ Neptuno / ∅ Plutón / ∅ haumea hacerhacer eris Candidatos orca quawara |
Primeros asteroides descubiertos | |
Cuerpos pequeños | |
objetos artificiales | |
Objetos hipotéticos | |
Plutoides ( planetas enanos transneptunianos ) y candidatos a plutoides | |
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cinturón de Kuiper | |
disco disperso | |
ver también | |
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