基本介紹
- 中文名：奧爾特雲
- 外文名：Oort Cloud
- 別名：歐特雲、奧爾特星雲
- 分類：球狀雲團
- 質量：5～100倍地球質量
成因,現象描述,提出,發展,來源,彗星雲,原雲假說,結構和組成,探索,
成因
由奧爾特雲被提出，對於它們的形成，科學界各有不同學說，但如今，天文學家認為奧爾特雲是50億年前形成太陽及其行星的星雲之殘餘物質，並包圍著太陽系。
最廣為人們接受的假設，是奧爾特雲物體其實是在比柯伊柏帶更接近太陽的地區形成的，與其它行星及小行星相似，但是由於它們經常被大行星的引力影響，及後被仍年輕的大型氣體行星，諸如木星等天體的強大引力將之逐出太陽系內部，使它們擁有極為橢圓或拋物線狀的軌道，散布於太陽系的最外層。同時，這個過程也把它們的軌道偏離黃道面，並形成奧爾特雲呈球狀的形態。一些在遠處的天體之軌道又被附近的恆星攝動，使之變為圓渾，並能長期處於太陽的遠方。而遠離八大行星的物體因不受到大行星的影響，散布於接近黃道面的盤狀區中，形成柯伊伯帶。這個理論解釋了為何奧爾特雲不像柯伊伯帶和八大行星的軌道一樣接近黃道面，而是呈獨特的圓球狀。
現象描述
提出
1932年，愛沙尼亞天文學家恩斯特·朱利葉斯·奧皮克（Ernst Julius Opik）提出彗星是來自太陽系外層邊緣的雲團。但在1950年，荷蘭天文學家簡·亨德里克·奧爾特（Jan Hendrick Oort）便指出這個推論有矛盾的地方，即一個彗星不停來回太陽系內部與外部，終會被多種因素所摧毀，其生命周期決不會如太陽系的年齡長。該雲團所受的太陽輻射較弱，非常穩定，存在數百萬顆以上的彗星核，可以不停產生新彗星，去取代被摧毀的。另外人們相信，所有奧爾特雲彗星的總質量，會是地球的5至100倍。
發展
在發現的的小行星中只有塞德娜/90377號小行星被認為可能是奧爾特星雲的天體，其軌道介乎76至850個天文單位之間，比預計的軌道接近太陽，有可能來自奧爾特星雲內層。如果其推測正確，那么奧爾特星雲的距離一定比估計的接近太陽，密度也會較高。
在望遠鏡發明後的四個世紀裡，奧爾特星雲中只有很小一部分彗星進入過太陽系。彗星受到寒冷的高層宇宙空間的保護，被認為是太陽系形成時早期星雲的殘骸。
奧爾特的理論建立於對彗星的多年觀察之上。彗星出現的時間間隔意味著大多數彗星都有很長的環形運動軌跡。奧爾特認為彗星源於帶外行星億萬英里以外的雲狀區域。該區域非常遙遠，太陽無法將其納入太陽系。
在20世紀80年代初，研究者們開始修正奧爾特的理論。根據他們的理解，奧爾特星雲浮游在太陽系邊緣，極易受附近恆星引力作用的影響。
根據他們的計算，有時這些力量會將彗星從奧爾特星雲拖至星際空間。這樣，它們更靠近太陽。這時，木星的引力作用要么將它們推至更小的軌道，要么將它們逐出太陽系。只有5%的彗星曾返回過它們的家園，那裡的彗星將日漸減少。
但這一理論似乎與每年看到的穩定划過地球上空的一串串彗星不一致。為解決這一矛盾，科學家們1991年在奧爾特理論上又加了另外一種觀點。根據這種觀點，奧爾特星雲內層外有一個更大的天體，內環猶如一個水庫，源源不斷為外環提供新的彗星。
雖然奧爾特星雲有待人類去發現，但大多數天文學家都認為它確實存在。他們還認為它是由太陽系形成時遺留的殘片組成的。在航天探測器到達之前，奧爾特星雲的存在將是個謎。
來源
彗星雲
彗星從哪裡來，這是一個引人入勝的問題，也是一個令人困惑的問題。天文學家在研究彗星來源時，往往要對彗星軌道進行統計分析，看看它們在受大行星引力攝動前的軌道是什麼樣子，從中來尋找規律。1950年荷蘭天文學家奧爾特對41顆長周期彗星的原始軌道進行統計後認為，在冥王星軌道外面存在著一個碩大無比的“冰庫”，或者說是一個巨大的“雲團”。這個雲團一直延伸到離太陽約22億千米遠的地方。太陽系裡所有的彗星都來自這個雲團，因而人們把它稱為彗星雲或奧爾特雲。
如今一般把奧爾特雲的距離定在約15萬天文單位處，大體上是冥王星距離的4000倍。速度最快的光從那裡來到我們太陽系也要走上兩年多，因此這裡的彗星繞太陽一周要花很長的時間，只有當它們跑到離太陽幾億千米遠時，才能被人們看到。它們在軌道上的絕大部分時間都消磨在遠離太陽的地方。以池谷-關彗星為例，它在近日點附近速度為每秒500千米，僅用兩個小時就跑完了靠近太陽的半邊，但要跑完遠離太陽的那一邊，卻要花上1000多年。池谷-關彗星的周期還不算長，有些長周期彗星旅行一周要經過幾百萬年的漫長歲月。所以，儘管天文學家估算奧爾特彗星雲里可能有1000億顆彗星，而全世界每年發現的彗星平均只有五六顆。
由於彗星雲離太陽非常遙遠，在彗星雲的位置是看不到又大又圓的太陽的，太陽真的成了名副其實的“普通一星”，亮度比地球上看天狼星還暗一些。但彗星雲離其他恆星更是難以想像的遠，彗星雲得不到任何恆星的光和熱，所以像一座“冰山”。
彗星就來自這座冰山，這些冰山上的來客本身也是一座座大大小小的冰山，大的直徑超過10千米，比地球上的最高峰珠穆朗瑪峰還要壯觀，小的則只有幾十米。這一座座冰山都是由大量的冰物質和塵埃混合而成的。冰物質中除大部分是水冰之外，還有一氧化碳冰、二氧化碳冰（乾冰）、氨冰和甲烷冰等。因冰物質中混有大量的塵埃物質，所以冰山看上去是灰黑色的，而不像我們在電視中看到的南極冰山那樣晶瑩可愛。美國天文學家惠普爾給它們起了一個很形象的名字，叫“髒雪球”。
20世紀80年代末，美國天文學家戴維·朱維特和簡·魯經過5年的苦苦搜尋，終於在1992年9月14日發現了第一個位於冥王星軌道外面的天體（簡稱冥外天體），命名為1992QB1，它和太陽的距離為41個天文單位。在1993年3月和12月，他們又接連發現了3個冥外天體，這3個天體與太陽的距離分別為46、32和35天文單位。同年，英國天文學家也在距太陽33和34天文單位處發現了兩個天體。截止到1997年底，天文學家已發現了56個冥外天體（包括冥王星）。
天文學家之所以把它們稱為天體，是因為還不能肯定它們是行星、小行星，還是彗星，但不管怎么說，這也是天文學上的一項令人矚目的重要發現。
彗星的運動和內部結構，天文學家們還沒有完全搞清楚，因此，不論是奧爾特雲還是柯伊伯帶，都是彗星起源的一種假說，還沒有得到最後證實。天文學家比較一致的看法是，彗星從原始太陽星雲中形成的時期，基本上與太陽、行星形成的時期相同，彗星是太陽系創生過程中的一種天然副產品。
關於彗星起源的問題，可以說是眾說紛紜，到如今還沒有一個比較一致的意見。有一種意見認為，太陽系天體上的火山爆發把大量物質拋向空間，彗星就是由這些物質形成。這類觀點可以叫作“噴發說”。而另一種稱為“碰撞說”的觀點則認為，在很遙遠的年代，太陽系裡的某兩個天體互相碰撞，由此產生的大量碎塊物質，形成了太陽系中的彗星。這些假說都存在著一些難以解釋的問題，很難得到大多數天文學家的承認。
原雲假說
關於彗星起源的假說當中，被介紹得比較多而且得到相當一部分科學家讚賞的，那就是所謂的“原雲假說”。在對大量彗星軌道作統計研究的基礎上，原雲假說認為：長周期彗星橢圓軌道的遠日點很多都是在3萬～10萬天文單位之間，由此得出結論：在離太陽約15萬天文單位的太陽系邊緣地區，存在著一個被稱為“原雲”的物質集團，它像一個巨大的包層那樣、彗星就是由其中的物質形成的。原雲往往被稱為“彗星雲”，又因為這個假說最早在20世紀50年代由荷蘭天文學家奧爾特提出來的，又被稱為“奧爾特雲”。奧爾特雲就像是彗星的主要“故鄉”。
據奧爾特估計，彗星雲這個包層中可能存在多達1000億顆彗星。這真是一個龐大無比的彗星“倉庫”啊！其中的每一顆彗星繞太陽一周都得上百萬年。它們主要是在附近恆星引力一些彗星受到木星等大行星引力的影響而變為周期彗星。另外的一些彗星可能被拋出太陽系。
結構和組成
奧爾特雲所占空間極大，其距離太陽最近處在2000～5000天文單位（0.03～0.08光年），最遠處在50000天文單位（0.79光年）。最遠處距離在某些文獻中的估值為100000～200000天文單位（1.58～3.16光年）。奧爾特雲可分為：一個半徑為20000～50000天文單位（0.32～0.79光年）的球形外層雲團，和一個半徑為2000～20000天文單位（0.03～0.32光年）的環形內層雲團。外層受太陽系內部的牽制較弱，是長周期彗星（有可能也是哈雷類彗星）在進入海王星軌道以內之前的起源地。內層又稱希爾斯雲，以1981年提出其存在的傑克·G·希爾斯（Jack G. Hills）命名。理論模型預測，內層雲團所含的彗星核數量比外層多幾十甚至幾百倍。稀薄的外層會隨時間漸漸消亡，一些學者認為，內層不斷為外層補充新的彗星，是奧爾特雲在形成後數十億年仍然存在的原因。
外層天體中，大於1千米的可能有上兆個（萬億個），而絕對星等大於11（即直徑約為20千米以上）的有幾十億個，各自之間相距數千萬千米之遙。奧爾特雲的總質量尚不確定，但如果假設外層中的彗星核均與哈雷彗星質量相仿，估計其總質量為3×10千克，約等於地球質量的5倍。早期估計奧爾特雲的質量更高（最高有380個地球質量），但在更準確地掌握長周期彗星的大小分布之後，估值就相應降低了。尚無對內層雲團的類似質量估值。
根據對彗星的實質觀察推測，絕大部分的奧爾特雲天體都由諸如水冰、甲烷、乙烷、一氧化碳和氰化氫的“冰”組成。然而，1996 PW的外表符合D-型小行星的分類，但軌道卻屬於長周期彗星。它的發現，使一些理論學家猜想，奧爾特雲可能還含有1%到2%的小行星。分析指出，長周期彗星和木星族彗星的碳氮同位素比率差異不大，儘管兩者的起源地點截然不同。這意味著，兩類彗星都源自於原太陽星雲。對奧爾特雲彗星顆粒大小的研究，以及對屬於木星族的坦普爾1號彗星實施撞擊後的研究，都支持這一結論。
