Oorti pilv: Niivõrd mahukas kest, et Voyager 1 vajab selle ületamiseks 30 000 aastat

Oorti pilv: Niivõrd mahukas kest, et Voyager 1 vajab selle ületamiseks 30 000 aastat

Voyager 1, kunagi välja saadetud kaugeim kosmoselaev, ei jõua Oorti pilve umbes 300 aastaks — ja kui see sinna jõuab, võtaks selle täieliku ületamise aega umbes 30 000 aastat. Ükski inimese poolt valmistatud objekt ei ole sellele piirkonnale kunagi lähedale jõudnud, ja keegi ei jõua seda pikka aega. Ometi on astronoomid kindlad, et see olemas.

Oorti pilv on arvatavasti miljardite jääsete planetesimaalde pilv, mis ümbritseb Päikest kaugustel 2000 kuni 200 000 AU (0,03 kuni 3,2 valgusaastat). Keegi pole seda kunagi fotografeerinud ega sellest läbi lennud; selle olemasolu on täielikult tuletatud komeettide orbiitidest, mis näivad sealt pärit olevat. See teeb sellest ühe kõige imelisema struktuuri, mis päikesesüsteemile omistatud on — kest nii mahukas, et see märgib Päikese mõju praktilise piiri, ehitatud peaaegu täielikult kaudsele tõendusele.

Siin on see, mida see tõendus tegelikult ütleb: kuidas idee tekkis, kuidas pilvest arvatakse, et see on ehitatud, ja kuidas see seostub rida veelgi imelisema, veelgi kaugema objektidega, mille astronoomid tegelikult leida suutsid.

Tuhat Kuiperi vööndit eemal

Oorti pilve kõige sisemisem osa on Päikesest üle tuhande korra kaugemal kui Kuiperi vöönd, hajutatud kettad ja eraldatud objektid — kolm lähemal asuvat transneptuunse objektide laosideks, mis ise asuvad kaugel Neptuunusest. Kõik, mis väljaspoole asuvat päikesesüsteemi "lähedal" kvalifitseerub, on siiski Päikese kõrval võrreldes sellega, kus Oorti pilv algab.

See vahe on täpselt põhjus, miks pilvet pole kunagi otseselt vaadeldud. Objektid seal on väikesed, jäätunud ja peegeldavad praktiliselt mingit päikesevalgust kaugusel, kus päikesevalgus ise on muutunud liiga nõrgaks, et midagi paljastada. Iga missioon, mis suudab neid kaugusi saavutada, on ehitatud selleks, et väljaspool midagi täiesti muud lennata.

Kaks piirkonda, üks tohutus kest

Pilvi arvatakse hõlmavat kahte piirkonda: kettakujuline sisemine Oorti pilv, mis on umbes päikese ekliptikaga joondatud, mida nimetatakse ka Hillsi pilveks, ning kerakujuline välimine Oorti pilv. Need kaks pole sama kujuga, ei ringlei sama viisil, ega sisaldavad mõne hinnangu kohaselt isegi ligikaudu sama arvu objekte.

Ilustratsioon, mis võrdleb päikesesüsteemi, Kuiperi vööndite ja palju suurema Oorti pilve suuruskava
Päikesesüsteemi, Kuiperi vööndite ja Oorti pilve illustratsioon (mitte mõõtkavas). Foto: RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA, CC BY 4.0, kaudu Wikimedia Commons

Välimine kerakujuline Oorti pilv omab raadiust umbes 20 000–50 000 AU (0,32–0,79 valgusaastat), samas kui sisemine toroidkujuline Oorti pilv omab raadiust 2000–20 000 AU (0,03–0,32 valgusaastat). Teisisõnu, sisemine pilv üksi hõlmab kauguste vahemikku, mis on laiem kui paljude planeetide kogu orbiit kokku, ja see on siiski kõige lähemal asuv kummast nii Päikesele.

Kaks astronoomi, kümnendite vahega

Aastal 1932 pakkus Eesti astronoom Ernst Öpik välja pikaajaliste komeete laosideks oribitaalse pilve kujul päikesesüsteemi väljastpoole servale. Idee pälvis sel ajal vähe tähelepanu. Selle olemasolu soovitati uuesti, sõltumatult, 1950. aastal Hollandi astronoom Jan Oort'i poolt, kelle auks ideed hiljem kutsuti — mitte Öpiki, kuigi ta jõudis sinna esimesena.

Oort ei jälitanud abstraktset küsimust. Ta püüdis selgitada midagi, mis ei sobi komeettidega, mida astronoomid juba teadsid, ja laosideks, mida ta pakkus välja, sai idee versioon, mis jäi alles.

Miks astronoomid arvavad, et see seal on

Oort pakkus välja, et selle pilve kehad täidavad uuesti ja hoiavad püsivat pika perioodiga komeete arvu, mis sisenevad sisemisesse päikesesüsteemi, kus need lõpuks kulutatakse ja hävitatakse Päikesele lähedal jõudmise ajal. Ilma sellise laosideks, pikaajalised komeedid oleks pidanud juba ammu otsa saama, sest iga Päikesele lähedal jõudmise läbimine neid eroodib natuke enam.

Komeet Hyakutake, pikaajaline komeet, fotografeeritud öise taevase vastu
Komeet Hyakutake, pikaajaline komeet tüüpi, mis arvatavasti pärineb Oorti pilvest. Foto: Bill Ingalls, avalik domeen, kaudu Wikimedia Commons

Pikaajalised komeedid arvatavasti pärinevad Oorti pilvest, kerakujulisest jääsete kehade pilvest, mis ulatub Kuiperi vööndist kaugemale poolel teel lähima täheni. Seda teist detaili on lihtne üle jätta, kuid see tähendab, et Oorti pilv ei ole ainult päikesesüsteemi omadus, mis on peidetud Neptuunuse taha — mõne hinnangu kohaselt ulatub see umbes poolel teel mis tahes Päikesele lähima täheni, hajutades joone "meie süsteemi" ja tähtedevahelise ruumi vahel.

Biljoonid jäätunud kehad, rohkem või vähem

Välimine Oorti pilv võib sisaldada biljoneid 1 km (0,6 miili) suuremaid objekte ja miljardeid 20 km (12 miili) diameetriga objekte. Isegi need kaks väiksemat numbrit on raske ette kujutada; miljardid väikese linna suuruse objektid, üksikult liiga nõrgad nägemiseks, hajutatud biljoonite AU tühjale ruumile.

Sisemine Hillsi pilv arvatakse olevat veel hästi rahvastatud. Enamik hinnanguid paigutavad Hillsi pilve rahvastikuks umbes 20 biljonit, umbes viis kuni kümme korda välimine Oorti pilv, kuigi number võis olla veel kümme korda suurem. Kui need hinnangud kehtivad, asus suurem osa Päikese komeettaine maaterjali kunagi kaugemas, tuntumast välimises pilvest — see on pakitud lähemal, tihedamal sisemisel riiulis.

Tihedam sisemine riiul vägivaldse algpaigutamise ajalooga

Paljud teadlased usuvad, et Hillsi pilv moodustus tihedast, umbes 800 AU, kohtumisest Päikese ja teise tähe vahel päikesesüsteemi esimese 800 miljoni aasta jooksul, mis võiks aidata selgitada kääbusplaneet Sedna ekliptilisi orbiidi. Sedna orbiit on astronoome segaduses seepärast, et sellega midagi ei sobi: see on liiga kaugel, et Neptuunuse gravitatsioon oleks seda vorminud, ja liiga kaugel mis tahes planeedist üldse.

Üks vana tähe kohtumine lahendaks mõlemad probleemid korraga — selgitaks, miks sisemist pilvi nii tihedalt pakatakse, kui see näib olevat, ja miks objekt nagu Sedna jõudis nii venitatud teele alguses.

Surudes mööduvate tähtede ja galaktika endi poolt

Komeedid ei liiguta lihtsalt Oorti pilvest ise. Kumulatiivselt võib kuni 90% kõigist Oorti pilvest pärinevat komeetidest olla galaktilise pöörte tulemus — Linnutee enda pehme, kuid püsiva gravitatsioonilise tõmbe, mis tõmbab objektidele nii nõrgalt Päikesega seotud, et isegi see nõrk jõud saab neid välja pukseerida.

Mööduvad tähed lisavad aeg-ajalt oma surved. Arvatakse, et Scholzi täht möödus välimisest Oorti pilvest 70 000 aastat tagasi, kuigi selle madal mass ja kõrge suhteline kiirus pidasid selle efekti piirama. Tulevikusse vaadates on käidava 10 miljoni aasta jooksul teadaolev täht, millel on suurim võimalus Oorti pilve häirida, Gliese 710 — aeglane, lähedale mööduda, mis erinevalt Scholzi tähtst omab piisavalt aega ja lähedust, et see oleks oluline.

Lahtitatavaid maailmu ja tähtedevahelisi külalisi

Vähemalt üheksa eraldatud objekti on turvaliselt tuvastatud, millest suurim, kaugeim ja tuntavaim on Sedna. Eraldatud objektid asuvad lõhes hästi kaardistatud Kuiperi vööndite ja teoreetilise Oorti pilve vahel, ja iga seni avastatud käsitletud möögiste johistamiseks, kuidas sisemise pilve serv tegelikult välja näeb.

Kõik aga, mis päikesesüsteemi läbib, ei kuulu sellele. Alates 2025. aastast on päikesesüsteemi kaudu reisivate kolm tähtedevahelises objekti avastatud: 1I/'Oumuamua 2017. aastal, 2I/Borisov 2019. aastal ja 3I/ATLAS 2025. aastal. Erinevalt Oorti pilve komeetidest, mis jäävad miljardeid aastaid Päikesega gravitatsiooniliselt seotud, pärinevad need kolm täiesti päikesesüsteemist väljaspool ja liiguvad lihtsalt läbi — kasulik meeldetuletus, et mitte iga kaugel külalise pole süsteemi ise tõendust.

Astronoom, kes jahtis enda koosset

  1. aasta Jaanuse Oort oli oma isaga randal Noordwijkis, Hollandis, kui ta esimese korra nägi Halley'i koosset.
Jan Oort, astronoomia professor Leiden'i ülikoolis, Leiden'i Sterrewachti observatooriumis
Jan Oort, astronoomia professor Leiden'i ülikoolis, Leiden Sterrewatchis. Foto: Joop van Bilsen, avalik domeen, kaudu Wikimedia Commons
  1. aastal, 76 aastat hiljem, tõusis ta lennukisse ja suutis kuulsa koosset veel kord näha. Sel ajal kandis komettide laosideks, mille ta kümne aasta eest pakkus välja, juba tema nime, kuigi seda kunagi nähtud ei olnud ja seda pole ka veel.

Allikad