Obłok Oorta to hipotetyczne sferyczne skupisko obiektów, otaczające Układ Słoneczny. Z niego pochodzą długookresowe komety, czyli takie, których okres orbitalny liczy się w tysiącach lat. Jego dokładna odległość od Słońca nie jest znana, ale uznaje się, że jest to od około 2000 AU (0,03 lat świetlnych) do 200 000 AU (ponad trzech lat świetlnych). Dla porównania orbita Neptuna znajduje się około 30 AU od Słońca, a orbita Ziemi 1 AU. Oznacza to, że Obłok Oorta znajduje się poza heliosferą Słońca, czyli poza obszarem, w którym dominującą siłą jest grawitacja Słońca. Składa się z pozostałości po formowaniu się Układu Słonecznego.

NASA/ Michał Hołek Połtyn

Porównanie rozmiaru orbity obiektów Układu Słonecznego do Obłoku Oorta.

Struktura i budowa

Obłok Oorta, z powodu ogromnej odległości od Słońca, nigdy nie został bezpośrednio zaobserwowany lub sfotografowany. Sonda Voyager 1 – najdalszy obiekt wystrzelony przez człowieka, nie dotrze do Obłoku Oorta przez następne 300 lat, a opuści go dopiero za 30 000 lat.

Obłok Oorta najprawdopodobniej jest pozostałością po dysku protoplanetarnym, czyli materii orbitującej wokół nowo powstałej gwiazdy. Z czasem z tej materii powstały planety Układu Słonecznego, ale dookoła nich nadal znajdowało się dużo planetozymali, czyli brył skalnych lub lodowych, z których mogą powstawać planety. Następnie grawitacja planet (głównie Jowisza) wyrzuciła te obiekty w każdym kierunku.  Niektóre z nich wyleciały z układu Słonecznego, ale część znalazła się w obszarze, w którym działała na nie jeszcze grawitacja Słońca, ale były już wystarczająco daleko, że zaczęły na nie wpływać oddziaływania galaktyki, głównie siły pływowe. Dzięki temu utrzymały się w tej przestrzeni i stały się Obłokiem Oorta.

Nie jest to jedyne możliwe pochodzenie obiektów w obłoku. Niektóre z nich mogły być również wyłapane spoza Układu Słonecznego przez grawitację Słońca. Mogły one również powstać podczas przepływu materii pomiędzy Słońcem a gwiazdami powstałymi z tego samego obłoku molekularnego.

NASA

Grafika porównująca rozmiar pasu Kuipera i obłoku Oorta.

Obłok Oorta składa się z dwóch sfer: zewnętrzny obłok Oorta rozciągający się od około 20 000 AU do 50 000 AU, oraz wewnętrzny Obłok Oorta (nazywany również Obłokiem Hillsa) znajdujący się między 2 000 AU, a 20 000 AU. Obłok Hillsa ma kształt dysku, podobny do pasu asteroid, czy pasu Kuipera, a zewnętrzny Obłok Oorta ma kształt kuli. Jest to spowodowane oddziaływaniami z sąsiednimi gwiazdami i z siłami pływowymi galaktyki. Podobnie jak Księżyc wywołuje siły pływowe na Ziemi, tak Droga Mleczna wpływa na Obłok. Przez swoje bliższe położenie do Słońca Obłok Hillsa nie przybrał kształtu kuli.

Przez ich odległość, orbity obiektów Obłoku Oorta są niestabilne, i niewielkie perturbacje mogą je z tej orbity wyrzucić. Niektóre z nich wylatują z Układu Słonecznego, ale część z nich leci w stronę Słońca. Z powodu jego kształtu obiekty te mają bardzo eliptyczne orbity, z dużą inklinacją. Bliskie przeloty tych komet są głównym źródłem informacji o Obłoku Oorta.

Mogą się tam znajdować biliony obiektów mierzących więcej niż 1 km, oraz miliardy obiektów o wielkości 20 km. Składają się głównie z wody, metanu, etanu, dwutlenku węgla, cyjanowodoru oraz amoniaku. Dokładna masa zewnętrznego Obłoku Oorta nie jest znana, ale szacuje się, że wynosi około 3×10²⁵ kg, czyli około 5 Ziem. Masa Obłoku Hillsa nie została jeszcze określona.

Historia badań

W 1932 roku estoński astronom Ernst Öpik postawił hipotezę, że długookresowe komety pochodzą z dalekiego obłoku położonego za Układem Słonecznym. Twierdził on, że jeżeli komety szybko wypalają się, gdy wlatują do wewnętrznego Układu Słonecznego, to musi się znajdować obszar, z którego biorą się nowe komety. Ten obłok nosi imię holenderskiego astronoma Jana Hendrika Oorta, który niezależnie wpadł na ten sam pomysł 12 lat później. W 1950 roku obliczył oryginalne orbity 19 komet i 10 z nich nigdy wcześniej nie zbliżyły się do Słońca i pochodziły z bardzo oddalonego rejonu, więc musi się tam znajdować ich źródło. Cała reszta wiedzy o Obłoku Oorta pochodzi z symulacji oraz badania wyrzuconych w naszą stronę komet.

Przykładowe obiekty

Kometa Ikeya-Seki (C/1965 S1) – odkryta niezależnie przez dwóch astronomów amatorów, Kaoru Ikeya oraz Tsutomu Seki 18 września 1965 roku. Osiągnęła peryhelium 21 października tego samego roku. Znalazła się wtedy około 1,2 mln kilometrów od Słońca. Następnie rozpadła się na trzy kawałki i osiągnęła -10 magnitudo i była widoczna nawet w ciągu dnia. Była jedną z najjaśniejszych komet w historii. Jej okres obiegu wynosi około 880 lat.

Roger Lynds/NOIRLab/NSF/AURA/

Zdjęcie komety Ikeya-Seki.

Kometa Bennett (C/1969 Y1) – odkryta 28 grudnia 1969 roku przez astronoma amatora Johna Caister Bennett. Można było ją obserwować gołym okiem dopiero w lutym 1970 roku. Osiągnęła ona peryhelium 20 marca tego samego roku. Była wtedy 80,5 mln km od Słońca i miała około 0 magnitudo. Była najjaśniejszą kometą widzianą po Ikeya-Seki.

Kometa Westa – odkryta na początku listopada 1975 roku przez Richarda Westa. Początkowo była widoczna jedynie z półkuli południowej, a obserwacje z półkuli północnej były możliwe dopiero pod koniec lutego. Najbliżej Ziemi znalazła się 29 lutego, w odległości około 0,79 AU i osiągnęła nawet -3 magnitudo. 19 lutego jądro komety rozpadło się na początkowo dwa kawałki, a w ciągu następnych dwóch tygodni na dwa kolejne. W wyniku tego więcej lodu z jądra było wystawione na promieniowanie Słońca, co mogło być powodem dużego skoku w jasności, jakie wtedy zaszło.

Kometa IRAS-Araki-Alcock (C/1983 H1) – odkryta najpierw 25 kwietnia 1983 roku przez satelitę IRAS, a następnie 3 maja niezależnie przez Genichiego Araki oraz Georgea Alcock. Była najbliższą kometą do Ziemi od 1770 roku. Była wtedy 4,8 mln km od powierzchni. Nie miała widocznego warkocza. Osiągnęła około 2 magnitudo.

Kometa Hale’a-Boppa – można było ją obserwować przez 18 miesięcy, między 1996, a 1997. Jeden obieg wokół Słońca trwa 2 534 lata. Średnicę ma około 60 km. Została odkryta 23 lipca 1995 roku jednocześnie przez Alana Hale’a oraz Thomasa Boppa. Osiągnęła -0,8 magnitudo.

Kometa Hyakutake (C/1996 B2) – odkryta 30 stycznia 1996 roku, przez astronoma amatora Hyakutake Yuji. Była najjaśniejszą kometą XX wieku. W 1996 przeleciała około 15 mln km od Ziemi. Była pierwszą kometą obserwowaną w promieniowaniu rentgenowskim.

Sedna – planeta karłowata odkryta w 2003 roku. Może być pierwszą planetą karłowatą z Obłoku Oorta. Ma od 1200 km do 1600 km średnicy. Jej eliptyczna orbita sięga daleko poza pas Kuipera, jednak jest to i tak 10 razy bliżej niż przewidywany początek obłoku Oorta. Powstała teoria, że Sedna została z Obłoku wyrzucona w stronę reszty Układu Słonecznego. Jeden jej obieg wokół Słońca trwa 12 599 lat i w roku 2073 znajdzie się w peryhelium. Jest prawie tak czerwona jak Mars, co było zaskoczeniem, ponieważ spekulowano, że wszystkie obiekty z zewnętrznego układu Słonecznego składają się głównie z lodu, więc powinny być białe lub szare.

Harvard-Smithsonian CfA

Rysunek Sedny.

Kometa McNaught (C/2006 P1) – odkryta 7 sierpnia 2006 roku przez Roberta H. McNaughta. Osiągnęła ona peryhelium 12 stycznia 2007 roku. Znalazła się wtedy 26,5 mln km od Słońca. W ciągu kolejnych kilku dni osiągnęła ona -5,5 magnitudo i była widoczna w ciągu dnia. Warkocz miała nawet 35°. Okres jej obiegu trwa około  92 000 lat.

Kometa PanSTARRS (C/2011 L4) – odkryta 6 czerwca 2011 roku przez teleskop Pan-STARRS 1. Została zaobserwowana gołym okiem po raz pierwszy 7 lutego 2013 roku. Osiągnęła peryhelium 10 marca tego roku. Jej orbita początkowo było hiperboliczna, co oznaczałoby, że nigdy już nie powróci do Układu Słonecznego, ale oddziaływania grawitacyjne Słońca oraz planet zakrzywiły jej orbitę i powinna powrócić za 105 000 lat.

C/2012 S1 (ISON) – kometa odkryta we wrześniu 2012. W listopadzie 2013 roku osiągnęła ona peryhelium, czyli była najbliżej Słońca na swojej orbicie. Była ona na tyle blisko, że jądro komety zostało zupełnie zdezintegrowane, a kilka godzin później wszystkie pozostałości po komecie wyparowały.

Przyszłe badania

Z powodu ogromnych odległości w tym momencie nie jest możliwe bezpośrednie zbadanie tej struktury. Jednak każda kometa, która przeleci blisko nas jest ogromnym źródłem informacji o tym jak wyglądał początek Układu Słonecznego.

Redakcja tekstu – Alex Rymarski