Точная форма облака Оорта и то, как на него влияют силы за пределами нашей Солнечной системы, до сих пор оставались загадкой. Теперь исследователи разработали новую модель, согласно которой внутренняя структура облака Оорта может быть похожа на спиральный диск. Свои выводы они опубликовали 16 февраля на сервере препринтов arXiv, что означает, что работа еще не прошла рецензирование.

Облако Оорта возникло как неиспользованные остатки планет-гигантов Солнечной системы (Юпитера, Нептуна, Урана и Сатурна) после их образования 4,6 миллиарда лет назад. Некоторые из этих остатков настолько велики, что их можно считать карликовыми планетами.

Когда эти планеты начали вращаться вокруг Солнца, их движение отбросило излишки материала далеко за орбиту Плутона, где они и находятся сегодня. Внутренний край облака Оорта находится на расстоянии примерно от 2 000 до 5 000 астрономических единиц от Солнца, а внешний — на расстоянии от 10 000 до 100 000 AU. (Один AU равен примерно 93 миллионам миль или 150 миллионам километров — примерно среднее расстояние от Земли до Солнца).

Это означает, что даже при нынешней скорости около миллиона миль (1,6 миллиона километров) в день космический аппарат НАСА «Вояджер-1» не достигнет облака Оорта в течение 300 лет и не покинет его еще 300 000 лет.

Такое огромное расстояние означает, что тела в облаке слишком малы и слабы — и движутся слишком медленно — чтобы их можно было напрямую увидеть даже с помощью самых мощных телескопов. Большинство свидетельств о ней получено от долгопериодических комет — «снежков» из льда и пыли, выброшенных из облака на орбиту вокруг Солнца гравитационными возмущениями.

Спирали внутри спиралей?

Чтобы лучше понять, как может выглядеть облако Оорта, ученые из нового исследования использовали информацию об орбитах комет и гравитационных силах внутри и за пределами нашей Солнечной системы, чтобы построить модель структуры облака Оорта.

Одним из ключей к пониманию формы облака Оорта является «галактический прилив» — притяжение звезд, черных дыр и центра нашей галактики, которое оказывает решающее влияние на объекты облака Оорта, но для объектов, расположенных ближе к Солнцу, маскируется гравитацией нашей звезды.

Когда ученые прогнали эту модель через суперкомпьютер НАСА Pleiades, он выдал структуру внутренней части облака (наиболее густонаселенной области, расположенной на расстоянии от 1000 до 10 000 AU от Солнца), напоминающую спиральный диск Млечного Пути. Согласно модели, рукава этого внутреннего облака Оорта простираются на 15 000 AU из конца в конец.

Чтобы подтвердить эту структуру с помощью наблюдений, исследователям придется отслеживать объекты напрямую или вычленять отраженный от них свет из всех остальных фоновых и передних источников. Обе задачи невероятно сложны, и на их решение пока не выделено никаких ресурсов.

Но исследователи считают, что если мы хотим понять, откуда берутся кометы, как развивалась наша Солнечная система и какое влияние облака продолжают оказывать на наших космических соседей, то, возможно, стоит начать поиски.

Предложенная спиральная структура облака Оорта, если она подтвердится, произведет революцию в нашем понимании самых дальних рубежей Солнечной системы. Это может объяснить аномальное распределение орбит долгопериодических комет, наблюдаемое астрономами. Более того, такая структура может указывать на определенные условия формирования Солнечной системы и взаимодействия с другими звездами в ранние периоды ее существования.

Дальнейшие исследования должны быть направлены на моделирование эволюции облака Оорта в течение миллиардов лет, учитывая различные гравитационные воздействия и столкновения между объектами. Поиск косвенных доказательств, таких как аномалии в движении дальних объектов Солнечной системы, также может помочь подтвердить или опровергнуть эту новую теорию.

Если спиральные рукава действительно существуют, то будущие космические миссии, отправленные к границам Солнечной системы, могут использовать их для навигации и изучения. Это предоставит уникальную возможность для изучения состава и свойств этих загадочных объектов, а также для получения информации о ранней истории нашей звездной системы.