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科学家发现,一个半径1光年的球状云团包裹着太阳系,怎么回事?

今日新鲜事 魅力科学君 2023-06-21 09:26

 

说起太阳系的边缘地带,相信很多人都会想到冥王星,然而实际情况却是,冥王星所在的区域,远远不是太阳系的边缘,因为在过去的日子里,科学家早已发现,有一个半径1光年的球状云团包裹着太阳系,而这个球状云团,才是太阳系真正的边缘地带。具体是怎么回事呢?这要从太阳系中的彗星讲起。

简单来讲,彗星是一种冰质天体,它们通常会沿着一条狭长的椭圆轨道围绕太阳运行,当彗星接近太阳时,其接收到的太阳热量会不断增加,当达到一定程度时,构成彗星的物质就会发生升华现象,进而释放出大量的气体和尘埃,在阳光的照耀下,它就成了一个带着巨大“尾巴”的发光天体,这很容易被地球上的我们观测到。

彗星是太阳系中一种常见的天体,基本上每一年我们都会发现不少新的彗星,迄今为止,已知的彗星数量已经超过了3000颗。在过去的很长一段时间里,科学家都在思考一个问题:太阳系中为什么会有这么多彗星?

要知道彗星每接近太阳一次,其自身的物质就会出现一定的损失,也就是说,随着这个过程的持续,时间长了,彗星就会消失不见,而太阳系已经存在了大约46亿年,但直到现在仍然有彗星存在,这就说明了,它们必定有自己的发源地,那里在源源不断地产生新的彗星。

按照彗星的周期长短,彗星可分为长周期彗星和短周期彗星,其中短周期彗星的发源地可以认为是冥王星所在的“柯伊伯带”,但长周期彗星的发源地却并不在这里,这是因为它们的运行轨道极为狭长,并且它们可以来自天空中的任意方向。那么,这些长周期彗星到底是来自哪里呢?

对于这个问题,天文学家简·亨德里克·奥尔特(Jan Hendrick Oort)于1950年提出了一种理论,他认为长周期彗星应该来自于太阳系外围的一个非常遥远的区域,这个区域充满了大量的冰质天体,它们形成了一个巨大的球状云团,包裹着整个太阳系,当受到引力摄动时,其中的一些天体就会偏离自己原有的运行轨道,向太阳系内侧运行,进而形成长周期彗星。

这个球状云团后来就被称为“奥尔特云”(Oort Cloud),在接下来的时间里,随着观测数据的不断累积,奥尔特提出的理论逐渐得到了科学界的广泛认同。

科学家通过观测数据估算出,“奥尔特云”在整体上呈现为一个半径约1光年“空心”球状云团,从距离太阳大约2000个天文单位开始,并向外一直延伸至大约1光年,而在这个巨大的球状云团之中,可能存在着数万亿个冰质天体,其总质量可能是为地球的5倍左右(注:这个数字目前还有很大的不确定性)。

那“奥尔特云”到底是怎么形成的呢?科学家推测,它的主体结构应该是形成于早期太阳系。根据科学界的主流观点,太阳系形成于一片巨大的原始星云发生的引力坍缩,在此过程中,太阳首先在这片星云的引力中心形成,而残留的物质则围绕着太阳运行,并逐渐通过相互吸积和碰撞,形成了现在太阳系中的八大行星。

在形成行星的过程中,因为距离太阳较近的区域,挥发性物质很难以固态的形式存在,它们会大量向太阳系外侧散逸,所以在这片区域中,只形成了由主要由重元素构成的岩石行星,而由于距离太阳越远,温度就越低,因此在距离太阳足够远的区域,那些挥发性物质就会冻结成固体,变得很容易吸积,于是在这片区域的原始行星就会大量吸积物质,最终形成了巨行星。

不过巨行星的形成并没有耗尽原始星云中的所有物质,于是这些残留的物质就形成了许多冰质天体,在早期太阳系复杂的引力作用下,它们有些被直接抛离了太阳系,有些在接下来的时间里被太阳以及各大行星吞噬,而有些则不断地外移,并在太阳引力的束缚下,逐渐形成了一片包裹着太阳系的球状云团,也就是“奥尔特云”。

除此之外,在围绕银河系中心公转的过程中,一些来自太阳系之外的星际小天体也有可能会被太阳的引力捕获,进而成为“奥尔特云”之中的一员。

由此可见,“奥尔特云”才是太阳系真正的边缘,我们只有飞出了这个巨大的球状云团,才能算是飞出了太阳系。然而从目前的情况来看,人类想要达到目标却是异常困难,因为人类飞得最远的探测器——“旅行者1号”,目前也只飞了大概154个天文单位,而它的当前速度约为17公里/秒,这就意味着,即使不考虑太阳引力的减速作用,它想要飞出“奥尔特云”,也需要长达1.9万年的时间。

 

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