太阳系的冰冻边界——奥尔特云,亿万彗星聚集的地方

奋斗的人读历史 2023-09-12 09:30:21
当你抬头仰望繁星时,有没有思考过一个问题,我们所在的太阳系边缘到底是什么?太阳系八大行星中,距离地球和太阳最远的那颗行星是海王星。但海王星并不是太阳系的边缘,其外面的空间并非空无一物。太阳其实位于一个巨大的冰云中心,这个云可能充满了数以亿计的彗星和其他物体,这就是奥尔特云。

奥尔特云中存在了无数大大小小的天体,其中彗星是天文学家们谈论最多的话题之一,它们大多是由气体、岩石和尘埃组成的宇宙冰球,受太阳引力影响围绕太阳运动,其大小大多与一个城镇相当。每当彗星在围绕太阳的过程中靠近太阳的时候,它们会受到太阳带来的热量,因此不断加热,加热后会与自身物质发生反应从而释放出尘埃和气体,这时候它们就变成了我们记忆中熟悉的模样,一个拖着数百万公里尾巴的发光体。

彗星可以分为两类:短周期彗星和长周期彗星。短周期彗星的轨道周期小于200年,通常来自柯伊伯带或散布盘,柯伊伯带和散布盘距离我们十分遥远,它们甚至距离海王星轨道还有30个天文单位,是由冰冻碎片和无数小陨石组成的平坦盘状区域,一直延伸到太阳以外的100个天文单位。

长周期彗星的轨道则倾斜且高度椭圆,它们从太空的每个方向出现。其轨道周期可以长达数千年。与稳定的柯伊伯带相比,散布盘动态活跃,因此那里更可能是彗星的起源地,到目前为止,科学家们已经发现了3364颗彗星。1950年,荷兰天文学家扬·奥尔特提出为什么不断有彗星飞来并加速飞走,而且新的彗星却不断出现,它们到底从哪诞生呢?

大约45亿年前,太阳系内部的行星很热,很小,而且更岩石化,可外部的行星则处于一个冰冻的区域。由于这部分太阳系更冷,水以冰的形式与尘埃和其他物质混合在一起。在这个过程中它们不断碰撞粘连变得更大。在行星形成后,它们所在的区域仍然包含许多这些剩余的冰块和其他物质。这些物质与行星所形成的物质相同。它们大多群体聚集在三个区域中,首先就是以荷兰天文学家杰拉尔德·柯伊伯命名的柯伊伯带,柯伊伯带中的彗星有稳定的轨道,且与行星的轨道对齐。该区域从海王星的轨道外开始,向太阳延伸约45亿到75亿公里。

第二个区域就是散布盘,它与柯伊伯带重叠,从太阳延伸到大约1500亿公里的距离。最后,在这两个区域之外,有一个形状可能为球形的云,这些冰物体开始在大约3000亿公里的地方,向外延伸到几乎一光年的距离!也就是传说中的奥尔特云。奥尔特云是长周期彗星的起源。

也就是说,行星的引力将许多冰冻的小天体从太阳推开,而银河系的引力可能使它们在太阳系的边界定居,这里的行星不能再扰动它们。它们就形成了我们现在称之为奥尔特云的物体。天文学家计算,应该有大约60亿奥尔特云物体,自太阳系形成以来就存在,甚至在外部奥尔特云可能有数万亿个大于1公里的物体,以及数十亿个绝对亮度大于11的物体,它的总质量未知,但假设哈雷彗星是外部奥尔特云中彗星的合适原型,那么总质量大约是3×10的25次方千克,也就大约是地球的五倍。

人类发射的所有空间探测器还没有到达奥尔特云的区域,目前正在离开太阳系的星际空间探测器中。其中旅行者1号的速度最快,飞行的距离也最远,预计它将在大约300年后到达奥尔特云。然而,到2025年左右,旅行者1号上的放射性同位素热电发电机,将不再提供足够的电力来操作任何科学仪器,这也将阻止旅行者1号进行任何进一步的探索。

奥尔特云的研究对我们理解太阳系的边界和形状有重要意义,毕竟它是目前人类发现太阳系的最远边界,也是太阳的引力能够控制的最远的区域。可以说在这个意义上,奥尔特云定义了太阳系的大小和形状。

总的来说,奥尔特云是一个神秘的地方,那里充满了太阳系的未知和秘密。随着我们科技的进步和我们对太阳系理解的深入,相信在不久的未来,我们就能够更直接地探索奥尔特云,逐渐揭开它的秘密。
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