科學家發現,一個半徑1光年的球狀雲團包裹著太陽系,怎麼回事?

2023-06-18     魅力科學君

原標題:科學家發現,一個半徑1光年的球狀雲團包裹著太陽系,怎麼回事?

說起太陽系的邊緣地帶,相信很多人都會想到冥王星,然而實際情況卻是,冥王星所在的區域,遠遠不是太陽系的邊緣,因為在過去的日子裡,科學家早已發現,有一個半徑1光年的球狀雲團包裹著太陽系,而這個球狀雲團,才是太陽系真正的邊緣地帶。具體是怎麼回事呢?這要從太陽系中的彗星講起。

簡單來講,彗星是一種冰質天體,它們通常會沿著一條狹長的橢圓軌道圍繞太陽運行,當彗星接近太陽時,其接收到的太陽熱量會不斷增加,當達到一定程度時,構成彗星的物質就會發生升華現象,進而釋放出大量的氣體和塵埃,在陽光的照耀下,它就成了一個帶著巨大「尾巴」的發光天體,這很容易被地球上的我們觀測到。

彗星是太陽系中一種常見的天體,基本上每一年我們都會發現不少新的彗星,迄今為止,已知的彗星數量已經超過了3000顆。在過去的很長一段時間裡,科學家都在思考一個問題:太陽系中為什麼會有這麼多彗星?

要知道彗星每接近太陽一次,其自身的物質就會出現一定的損失,也就是說,隨著這個過程的持續,時間長了,彗星就會消失不見,而太陽系已經存在了大約46億年,但直到現在仍然有彗星存在,這就說明了,它們必定有自己的發源地,那裡在源源不斷地產生新的彗星。

按照彗星的周期長短,彗星可分為長周期彗星和短周期彗星,其中短周期彗星的發源地可以認為是冥王星所在的「柯伊伯帶」,但長周期彗星的發源地卻並不在這裡,這是因為它們的運行軌道極為狹長,並且它們可以來自天空中的任意方向。那麼,這些長周期彗星到底是來自哪裡呢?

對於這個問題,天文學家簡·亨德里克·奧爾特(Jan Hendrick Oort)於1950年提出了一種理論,他認為長周期彗星應該來自於太陽系外圍的一個非常遙遠的區域,這個區域充滿了大量的冰質天體,它們形成了一個巨大的球狀雲團,包裹著整個太陽系,當受到引力攝動時,其中的一些天體就會偏離自己原有的運行軌道,向太陽系內側運行,進而形成長周期彗星。

這個球狀雲團後來就被稱為「奧爾特雲」(Oort Cloud),在接下來的時間裡,隨著觀測數據的不斷累積,奧爾特提出的理論逐漸得到了科學界的廣泛認同。

科學家通過觀測數據估算出,「奧爾特雲」在整體上呈現為一個半徑約1光年「空心」球狀雲團,從距離太陽大約2000個天文單位開始,並向外一直延伸至大約1光年,而在這個巨大的球狀雲團之中,可能存在著數萬億個冰質天體,其總質量可能是為地球的5倍左右(註:這個數字目前還有很大的不確定性)。

那「奧爾特雲」到底是怎麼形成的呢?科學家推測,它的主體結構應該是形成於早期太陽系。根據科學界的主流觀點,太陽系形成於一片巨大的原始星雲發生的引力坍縮,在此過程中,太陽首先在這片星雲的引力中心形成,而殘留的物質則圍繞著太陽運行,並逐漸通過相互吸積和碰撞,形成了現在太陽系中的八大行星。

在形成行星的過程中,因為距離太陽較近的區域,揮發性物質很難以固態的形式存在,它們會大量向太陽系外側散逸,所以在這片區域中,只形成了由主要由重元素構成的岩石行星,而由於距離太陽越遠,溫度就越低,因此在距離太陽足夠遠的區域,那些揮發性物質就會凍結成固體,變得很容易吸積,於是在這片區域的原始行星就會大量吸積物質,最終形成了巨行星。

不過巨行星的形成並沒有耗盡原始星雲中的所有物質,於是這些殘留的物質就形成了許多冰質天體,在早期太陽系複雜的引力作用下,它們有些被直接拋離了太陽系,有些在接下來的時間裡被太陽以及各大行星吞噬,而有些則不斷地外移,並在太陽引力的束縛下,逐漸形成了一片包裹著太陽系的球狀雲團,也就是「奧爾特雲」。

除此之外,在圍繞銀河系中心公轉的過程中,一些來自太陽系之外的星際小天體也有可能會被太陽的引力捕獲,進而成為「奧爾特雲」之中的一員。

由此可見,「奧爾特雲」才是太陽系真正的邊緣,我們只有飛出了這個巨大的球狀雲團,才能算是飛出了太陽系。然而從目前的情況來看,人類想要達到目標卻是異常困難,因為人類飛得最遠的探測器——「旅行者1號」,目前也只飛了大概154個天文單位,而它的當前速度約為17公里/秒,這就意味著,即使不考慮太陽引力的減速作用,它想要飛出「奧爾特雲」,也需要長達1.9萬年的時間。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/fae9b3e128aab76a41e785bfae662af9.html