Per migliaia di anni, gli astronomi hanno visto le comete viaggiare vicino alla Terra e illuminare il cielo notturno. Nel tempo, queste osservazioni hanno portato a numerosi paradossi. Per esempio, da dove provenivano tutte queste comete? E se il loro materiale di superficie si vaporizza mentre si avvicinano al Sole (formando così i loro famosi aloni), devono formarsi più lontano, dove sarebbero esistiti lì per la maggior parte della loro durata di vita.
Nel tempo, queste osservazioni hanno portato alla teoria che ben oltre il Sole e i pianeti, esiste una grande nuvola di materiale ghiacciato e roccia da cui proviene la maggior parte di queste comete. Questa esistenza di questa nuvola, che è conosciuta come Oort Cloud (dopo il suo principale fondatore teorico), non è dimostrata. Ma dalle molte comete di breve e lungo periodo che si ritiene provengano da lì, gli astronomi hanno imparato molto sulla sua struttura e composizione.
Definizione:
La Oort Cloud è una nuvola sferica teorica di planetesimi prevalentemente ghiacciati che si ritiene circondino il Sole a una distanza fino a circa 100.000 UA (2 ly). Questo lo colloca nello spazio interstellare, oltre l'eliosfera del Sole, dove definisce il confine cosmologico tra il Sistema Solare e la regione del dominio gravitazionale del Sole.
Come la Cintura di Kuiper e il Disco sparso, la Nuvola di Oort è un serbatoio di oggetti transnettuniani, anche se è oltre mille volte più distante dal nostro Sole rispetto a questi altri due. L'idea di una nuvola di gelidi infinitesimi fu proposta per la prima volta nel 1932 dall'astronomo estone Ernst Öpik, il quale postulò che le comete di lungo periodo avevano origine in una nuvola in orbita sul bordo più esterno del Sistema Solare.
Nel 1950, il concetto fu ripreso da Jan Oort, che ipotizzò autonomamente la sua esistenza per spiegare il comportamento delle comete a lungo termine. Sebbene non sia ancora stato dimostrato attraverso l'osservazione diretta, l'esistenza della nuvola di Oort è ampiamente accettata nella comunità scientifica.
Struttura e composizione:
Si pensa che la Oort Cloud si estenda da 2.000 a 5.000 UA (0,03 e 0,08 ly) fino a 50.000 UA (0,79 ly) dal Sole, anche se alcune stime collocano il limite esterno fino a 100.000 e 200.000 UA (1,58 e 3.16 ly). Si pensa che la Nuvola sia composta da due regioni: una Oort Cloud sferica esterna di 20.000 - 50.000 UA (0,32 - 0,79 ly) e una Oort (o Hills) interna a forma di disco di 2.000 - 20.000 UA (0,03 - 0,32 ly) .
La nuvola di Oort esterna può avere trilioni di oggetti più grandi di 1 km (0,62 mi) e miliardi che misurano 20 chilometri (12 mi) di diametro. La sua massa totale non è nota, ma - supponendo che la cometa di Halley sia una tipica rappresentazione di oggetti di Oort Cloud esterni - ha la massa combinata di circa 3 × 1025 chilogrammi (6,6 × 1025 libbre), o cinque terre.
Sulla base delle analisi delle comete passate, la stragrande maggioranza degli oggetti Oort Cloud sono composti da sostanze volatili ghiacciate - come acqua, metano, etano, monossido di carbonio, acido cianidrico e ammoniaca. La comparsa di asteroidi che si ritiene provengano dalla Oort Cloud ha anche stimolato una ricerca teorica che suggerisce che la popolazione è composta dall'1-2% di asteroidi.
Stime precedenti hanno collocato la sua massa fino a 380 masse terrestri, ma una migliore conoscenza della distribuzione dimensionale delle comete di lungo periodo ha portato a stime più basse. La massa dell'Oort Cloud interna, nel frattempo, deve ancora essere caratterizzata. I contenuti di Kuiper Belt e Oort Cloud sono noti come Trans-Neptunian Objects (TNOs), perché gli oggetti di entrambe le regioni hanno orbite più lontane dal Sole dell'orbita di Nettuno.
Origine:
Si ritiene che la nuvola di Oort sia un residuo del disco protoplanetario originale che si è formato attorno al Sole circa 4,6 miliardi di anni fa. L'ipotesi più ampiamente accettata è che gli oggetti della nuvola di Oort inizialmente si sono coalizzati molto più vicini al Sole come parte dello stesso processo che ha formato i pianeti e i pianeti minori, ma quell'interazione gravitazionale con giovani giganti gassosi come Giove li ha espulsi in ellittiche estremamente lunghe o orbite paraboliche.
Una recente ricerca della NASA suggerisce che un gran numero di oggetti nuvola di Oort sono il prodotto di uno scambio di materiali tra il Sole e le sue stelle fratelli mentre si formano e si allontanano. Si suggerisce inoltre che molti - possibilmente la maggior parte - di oggetti nuvola di Oort non si formassero in prossimità del Sole.
Alessandro Morbidelli dell'Osservatorio della Costa Azzurra ha condotto simulazioni sull'evoluzione della nuvola di Oort dagli inizi del Sistema Solare ai giorni nostri. Queste simulazioni indicano che l'interazione gravitazionale con le stelle vicine e le maree galattiche ha modificato le orbite cometarie per renderle più circolari. Questo è offerto come una spiegazione del perché la Oort Cloud esterna ha una forma quasi sferica mentre la nuvola Hills, che è legata più fortemente al Sole, non ha acquisito una forma sferica.
Studi recenti hanno dimostrato che la formazione della nuvola di Oort è ampiamente compatibile con l'ipotesi che il Sistema Solare si formasse come parte di un cluster incorporato di 200-400 stelle. Queste prime stelle probabilmente hanno avuto un ruolo nella formazione della nuvola, poiché il numero di passaggi stellari ravvicinati all'interno del cluster era molto più alto di oggi, portando a perturbazioni molto più frequenti.
Comete:
Si pensa che le comete abbiano due punti di origine all'interno del Sistema Solare. Iniziano come infinitesimi nella Oort Cloud e poi diventano comete quando le stelle che passano ne fanno cadere alcune dalle loro orbite, inviandole in un'orbita a lungo termine che le porta nel sistema solare interno ed esce di nuovo.
Le comete di breve periodo hanno orbite che durano fino a duecento anni mentre le orbite delle comete di lungo periodo possono durare per migliaia di anni. Mentre si ritiene che le comete di breve periodo siano emerse dalla Cintura di Kuiper o dal disco sparso, l'ipotesi accettata è che le comete di lungo periodo hanno origine nella Nuvola di Oort. Tuttavia, ci sono alcune eccezioni a questa regola.
Ad esempio, ci sono due principali varietà di comete di breve periodo: le comete della famiglia di Giove e le comete della famiglia di Halley. Le comete della famiglia Halley, chiamate con il nome del loro prototipo (la cometa di Halley) sono insolite in quanto, sebbene siano di breve durata, si ritiene che abbiano avuto origine dalla nuvola di Oort. Sulla base delle loro orbite, si suggerisce che una volta erano comete di lungo periodo catturate dalla gravità di un gigante gassoso e inviate nel Sistema Solare interno.
Esplorazione:
Poiché la Oort Cloud è molto più lontana rispetto alla fascia di Kuiper, la regione è rimasta inesplorata e in gran parte priva di documenti. Le sonde spaziali devono ancora raggiungere l'area della nuvola di Oort e Voyager 1 - la più veloce e la più lontana delle sonde spaziali interplanetarie attualmente in uscita dal Sistema Solare - non è in grado di fornire alcuna informazione al riguardo.
Alla sua velocità attuale, Voyager 1 raggiungerà il cloud Oort in circa 300 anni e ci vorranno circa 30.000 anni per attraversarlo. Tuttavia, intorno al 2025, i generatori termoelettrici del radioisotopo della sonda non forniranno più energia sufficiente per far funzionare nessuno dei suoi strumenti scientifici. Le altre quattro sonde attualmente stanno sfuggendo al Sistema Solare - Voyager 2, Pioneer 10 e 11, e Nuovi orizzonti - saranno anche non funzionali quando raggiungeranno il cloud Oort.
L'esplorazione della Oort Cloud presenta numerose difficoltà, molte delle quali derivano dal fatto che è incredibilmente distante dalla Terra. Quando una sonda robotica potrebbe effettivamente raggiungerla e iniziare a esplorare l'area sul serio, saranno passati secoli qui sulla Terra. Non solo coloro che l'avevano spedito in primo luogo sarebbero morti da molto tempo, ma l'umanità avrebbe probabilmente inventato sonde molto più sofisticate o persino mezzi umani nel frattempo.
Tuttavia, gli studi possono essere (e sono) condotti esaminando le comete che sputano periodicamente, e gli osservatori a lungo raggio potrebbero fare interessanti scoperte da questa regione dello spazio nei prossimi anni. È una grande nuvola. Chissà cosa potremmo trovare in agguato lì dentro?
Abbiamo molti articoli interessanti su Oort Cloud e Solar System for Space Magazine. Ecco un articolo su quanto è grande il sistema solare e uno sul diametro del sistema solare. Ed ecco tutto ciò che devi sapere sulla cometa di Halley e Beyond Pluto.
Potresti anche voler leggere questo articolo della NASA su Oort Cloud e uno dell'Università del Michigan sull'origine delle comete.
Non dimenticare di dare un'occhiata al podcast di Astronomy Cast. Episodio 64: Plutone e il sistema solare esterno ghiacciato ed episodio 292: The Oort Cloud.
Riferimento:
Esplorazione del sistema solare della NASA: Kuiper Belt e Oort Cloud
