奥尔特云

基本解释

 　　奥尔特云又译欧特云，是一个假设包围者太阳系的球体云团，布满着不少不活跃的彗星，距离太阳约50,000至100,000个天文单位，差不多等于一光年，即太阳与比邻星距离的四分一。

详细解释

 　　奥尔特云

　　(Oort cloud‎)

　　虽然人们未曾对奥尔特星云作直接的观测，但从观测得彗星的椭圆轨道，认为不少彗星皆是从奥尔特星云进入内太阳系的，一些短周期的彗星可能来自柯依伯带。

　　1932年，爱沙尼亚的天文学家 Ernst Öpik 提出彗星是来自太阳系的外层边缘的云团。但1950年，荷兰天文学家奥尔特 (Jan Hendrick Oort) 便指出 Öpik 推论有矛盾的地方，一个彗星不停来回太阳系内部与外部，终会被多种因素所摧毁，其生命周期决不会如太阳系的年龄长。该云团所受的太阳辐射较弱，非常稳定，存在数百万颗以上的彗星核，可以不停产生新彗星，去取代被摧毁的。另外人们相信，所有奥尔特云彗星的总质量，会是地球的5至100倍。

　　奥尔特云是50亿年前形成太阳及其行星的星云之残余物质，并包围着太阳系。而最广为人们接受的假设，是奥尔特云天体在较接近太阳的地方形成，与其他行星及小行星相似，及后给仍年轻的大型气体行星，诸如木星等天体的强大引力将之逐出太阳系内部，使它们拥有极为椭圆或抛物线状的轨道。同时，这个过程也把它们的轨道偏离黄道面，并形成奥尔特云呈球状的形态。一些在远处的天体之轨道又被附近的恒星摄动，使之变为圆浑，并能长期处于太阳的远方。

　　人们认为太阳外其他恒星也会有自己的奥尔特星云存在，又如果两颗距离近的恒星，其奥尔特云会出现重叠，导致彗星走进另一恒星的太阳系内部。预计在1000万年以内，最有可能摄动奥尔特云的恒星是Gliese 710。

　　可能的星体

　　直至今日，只有90377号小行星被认为可能是奥尔特星云的天体，其轨道介乎76至850个天文单位之间，比预计的轨道接近太阳，有可能来自奥尔特星云内层。如果其推测正确，那么奥尔特星云的距离一定比估计的接近太阳，密度也会较高。也有说法指太阳形成时，原是星团的一员。

　　名称:小行星90377(Sedna)

　　赤道直径(公里):<1800, >1250

　　近日点(天文单位):76 (±7)

　　远日点(天文单位):850

　　发现年份:2003年

　　发现方法:热力探测

　　发现者:Michael E. Brown

　　Chadwick A. Trujillo

　　David L. Rabinowitz

　　如果~彗星~仅仅是快速飞行的冰块，那么它们从哪儿来，又是怎样到达这里的呢?1950年，荷兰天文学家简·奥尔特推断，在太阳系外沿有大量彗星，后来被称为奥尔特星云。

　　在望远镜发明后的四个世纪里，奥尔特星云中只有很小一部分彗星进入过太阳系。彗星受到寒冷的高层宇宙空间的保护，被认为是太阳系形成时早期~星云~的残骸。

　　奥尔特的理论建立于对彗星的多年观察之上。彗星出现的时间间隔意味着大多数彗星都有很长的环形运动轨迹。奥尔特认为彗星源于带外行星亿万英里以外的云状区域。该区域非常遥远，太阳无法将其纳入太阳系中。

　　在二十世纪八十年代初，研究者们开始修正奥尔特的理论。根据他们的理解，奥尔特星云浮游在太阳系边缘，极易受附近恒星引力作用的影响。

　　根据他们的计算，有时这些力量会将彗星从奥尔特星云拖至星际空间。这样，它们更靠近太阳。这时，木星的引力作用要么将它们推至更小的轨道，要么将它们逐出太阳系。只有百分之五的彗星曾返回过它们的家园，那里的彗星将日渐减少。

　　但这一理论似乎与每年看到的稳定划过地球上空的一串串彗星不一致。为解决这一矛盾，科学家们1991年在奥尔特理论上又加了另外一种观点。根据这种观点，奥尔特星云内层外有一个更大的天体，内环犹如一个水库，源源不断为外环提供新的彗星。

　　虽然奥尔特星云有待人类去发现，但大多数天文学家都认为它确实存在。他们还认为它是由太阳系形成时遗留的残片组成的。在航天探测器到达之前，奥尔特星云的存在将是个谜。

　　奥尔特云的形成

　　由奥尔特云被提出到现在，对于它们的形成，科学界各有不同学说，但近年来，天文学家认为奥尔特云是50亿年前形成太阳及其行星的星云之残余物质，并包围着太阳系。

　　最广为人们接受的假设，是奥尔特云物体其实是在比柯伊柏带更接近太阳的地区形成的，与其它行星及小行星相似，但是由于它们经常被大行星的引力影响，及后被仍年轻的大型气体行星，诸如木星等天体的强大引力将之逐出太阳系内部，使它们拥有极为椭圆或抛物线状的轨道，散布于太阳系的最外层。同时，这个过程也把它们的轨道偏离黄道面，并形成奥尔特云呈球状的形态。一些在远处的天体之轨道又被附近的恒星摄动，使之变为圆浑，并能长期处于太阳的远方。而远离八大行星的物体因不受到大行星的影响，散布于接近黄道面的盘状区中，形成柯尔柏带。这个理论解释了为何奥尔特云不像柯尔柏带和八大行星的轨道一样接近黄道面，而是呈独特的圆球状。

　　彗星从何而来?

　　彗星从哪里来，这是一个引人入胜的问题，也是一个令人困惑的问题。天文学家在研究彗星来源时，往往要对彗星轨道进行统计分析，看看它们在受大行星引力摄动前的轨道是什么样子，从中来寻找规律。1950年荷兰天文学家奥尔特对41颗长周期彗星的原始轨道进行统计后认为，在冥王星轨道外面存在着一个硕大无比的“冰库”，或者说是一个巨大的“云团”。这个云团一直延伸到离太阳约22亿千米远的地方。太阳系里所有的彗星都来自这个云团，因而人们把它称为彗星云或奥尔特云。

　　现在一般把奥尔特云的距离定在约15万天文单位处，大体上是冥王星距离的4000倍。速度最快的光从那里来到我们太阳系也要走上两年多，因此这里的彗星绕太阳一周要花很长的时间，只有当它们跑到离太阳几亿千米远时，才能被人们看到。它们在轨道上的绝大部分时间都消磨在远离太阳的地方。以池谷-关彗星为例，它在近日点附近速度为每秒500千米，仅用两个小时就跑完了靠近太阳的半边，但要跑完远离太阳的那一边，却要花上1000多年。池谷-关彗星的周期还不算长，有些长周期彗星旅行一周要经过几百万年的漫长岁月。所以，尽管天文学家估算奥尔特彗星云里可能有1000亿颗彗星，而全世界每年发现的彗星平均只有五六颗。

　　由于彗星云离太阳非常遥远，在彗星云的位置是看不到又大又圆的太阳的，太阳真的成了名副其实的“普通一星”，亮度比地球上看天狼星还暗一些。但彗星云离其他恒星更是难以想像的远，彗星云得不到任何恒星的光和热，所以像一座“冰山”。

　　彗星就来自这座冰山，这些冰山上的来客本身也是一座座大大小小的冰山，大的直径超过10千米，比地球上的最高峰珠穆朗玛峰还要壮观，小的则只有几十千米。这一座座冰山都是由大量的冰物质和尘埃混合而成的。冰物质中除大部分是水冰之外，还有一氧化碳冰、二氧化碳冰(干冰)、氨冰和甲烷冰等。因冰物质中混有大量的尘埃物质，所以冰山看上去是灰黑色的，而不像我们在电视中看到的南极冰山那样晶莹可爱。美国天文学家惠普尔给它们起了一个很形象的名字，叫“脏雪球”。

　　由于从太阳邻近区域路过的恒星对原始彗星的扰动，质量小的彗星离开彗星云，扭过头来，或往太阳系外跑去，或朝太阳系内部飞奔。多数彗星在向太阳进发时是沿着双曲线或抛物线轨道的，经过成千上万年的长途跋涉，当它们离太阳越来越近时被人们用望远镜捕获。一些彗星与大行星相遇时轨道受到摄动，变成椭圆形轨道，由非周期彗星变成新的周期彗星，开始在太阳系“安家落户”。

　　1958年，美国一些天文学家认为在太阳系内还存在着另一个彗星仓库，即所谓的“柯伊伯彗星带”。这个环状的彗星带离海王星轨道不远，估计带内至少有几千颗彗星。短周期彗星全部来自这个彗星库。和奥尔特云相比，这个彗星带离地球要近多了。柯伊伯带提出后，一些天文学家用大望远镜对这一区域作了分段观测，但并没有发现什么。这有三种可能，第一种可能是柯伊伯带里没有预计那么多的彗星，第二种可能是柯伊伯带可能位于更远的位置，第三种可能是根本不存在柯伊伯带。

　　80年代末开始，美国天文学家戴维·朱维特和简·鲁经过5年的苦苦搜寻，终于在1992年9 月14日发现了第一个位于冥王星轨道外面的天体(简称冥外天体)，命名为1992QB1，它和太阳的距离为41个天文单位。在1993年3月和12月，他们又接连发现了3个冥外天体，这3个天体与太阳的距离分别为46、32和35天文单位。同年，英国天文学家也在距太阳33和34天文单位处发现了两个天体。截止到1997年底，天文学家已发现了56个冥外天体(包括冥王星)。

　　天文学家之所以把它们称为天体，是因为还不能肯定它们是行星、小行星，还是彗星，但不管怎么说，这也是天文学上的一项令人瞩目的重要发现。

　　目前彗星的运动和内部结构，天文学家们还没有完全搞清楚，因此，不论是奥尔特云还是柯伊伯带，都是彗星起源的一种假说，还没有得到最后证实。现在，天文学家比较一致的看法是，彗星从原始太阳星云中形成的时期，基本上与太阳、行星形成的时期相同，彗星是太阳系创生过程中的一种天然副产品。

　　天文学家每年都在天空中发现若干彗星，它们都是从哪里来的呢?

　　关于彗星起源的问题，可以说是众说纷纭，到现在还没有一个比较一致的意见。

　　有一种意见认为，太阳系天体上的火山爆发把大量物质抛向空间，彗星就是由这些物质形成。这类观点可以叫做“喷发说”。而另一种称为“碰撞说”的观点则认为，在很遥远的年代，太阳系里的某两个天体互相碰撞，由此产生的大量碎块物质，形成了现在太阳系中的彗星。这些假说都存在着一些难以解释的问题，很难得到大多数天文学家的承认。

　　关于彗星起源的假说当中，被介绍得比较多而且得到相当一部分科学家赞赏的，那就是所谓的“原云假说”。在对大量彗星轨道作统计研究的基础上，原云假说认为：长周期彗星椭圆轨道的远日点很多都是在3万-10万天文单位之间，由此得出结论：在离太阳约15万天文单位的太阳系边缘地区，存在着一个被称为“原云”的物质集团，它像一个巨大的包层那样、 彗星就是由其中的物质形成的。原云往往被称为“彗星云”，又因为这个假说最早在20世纪50年代由荷兰天文学家奥尔特提出来的，又被称为“奥尔特云”。奥尔特云就像是彗星的主要“故乡”。

　　据奥尔特估计，彗星云这个包层中可能存在多达1000亿颗彗星。这真是一个庞大无比的彗星“仓库”啊!其中的每一颗彗星绕太阳一周都得上百万年。它们主要是在附近恒星引力一些彗星受到木星等大行星引力的影响而变为周期彗星。另外的一些彗星可能被抛出太阳系外。

　　外太阳系七大谜团之一：奥尔特云

　　奥尔特云是几万亿颗遥远的彗星的聚集地，从理论上来说，它距离太阳大约10万个天文单位，一天文单位大约相当于9300万英里(1.5亿公里)。这意味着奥尔特云距离我们非常遥远，我们根本无法直接看到它内部的天体，因此只能凭借推测，但是它一定存在，并释放出多年来我们不断看到的彗星。奥尔特云是推测中的彗星发源地，这些彗星完成围绕太阳的长途旅行需要几个世纪。因为这些“长期彗星”来自不同的方向，科学家通常认为奥尔特云呈球状。杰维特解释说，然而，虽然哈雷等彗星不是来自柯伊伯带，但是它们的轨道也与球状奥尔特云的不相符。这显示太空中很可能存在一个形状像油炸面包圈的“内奥尔特云”。杰维特表示，天体物理学家认为奥尔特云是大约46亿年前在太阳周围形成的原行星盘的残余物。对奥尔塔云了解的越多，越有助于我们了解太阳系和地球的产生过程。

　　外太阳系其他六大谜团

　　谜团一：为什么柯伊伯带五颜六色?

　　柯伊伯带位于海王星以外的太阳系边缘，现在科学家怀疑这里是彗星的诞生之地，这些慧星只需要几十世纪或几百年时间就可以形成各自的太阳系轨道，因此也被称为短期彗星。夏威夷大学的天体物理学家大卫·杰维特说，令人惊讶的是，柯伊伯带的天体“呈现出一系列颜色，从黑白色或轻微的蓝色，到鲜艳的大红色。”一个天体的颜色可展现它的表面组成成分的详细情况。现在的难解之谜是，与其他小行星相比，柯伊伯带的天体为什么会显示出如此多的色彩，这表明它表面的组成成分非常多。

　　一些研究人员指出，火山活动能形成这些颜色，但是杰维特说：“这种现象在直径为100公里的天体内根本不可能发生，”因为火山作用需要一些更大的天体。杰维特和他的同事指出，宇宙射线可能让柯伊伯带的天体看起来更红，它们与岩石的撞击，可能会碰撞出更多让它们看起来不是太红的原始物质。现在杰维特认为还有有关这种“彩虹”的其他解释，只是目前还不清楚确切答案。

　　谜团二：红外物质究竟是什么?

　　似乎有一种被称为“红外物质”的东西只存在于大约半数的柯伊伯带天体和它们的直接后裔“半人马座”(在木星和海王星之间运行的由冰构成的小行星，最近从柯伊伯带内逃逸出来)中。内太阳系中并没有这种红外物质，“来自柯伊伯带的彗星上甚至也没有这种物质。”杰维特解释说，“这显示出这种红外物质在靠近太阳的高温环境下非常不稳定。”红颜色暗示这种物质可能包含有机分子。通常情况下，人们认为有机分子正是借助彗星和其他小行星来到地球。杰维特说：“在柯伊伯带的天体中，有机成分可能已经被宇宙射线‘蒸熟’，让这些天体的表面呈现暗红色，但是目前并没有证据证明这一说法。”将来飞船将飞到那里，找到最终答案。

　　谜团三：柯伊伯带收缩了吗?

　　理论计算显示，柯伊伯带曾经的粒子数比现在多几百，或许是几千倍。杰维特说：“柯伊伯带99%或99.9%的质量是如何丧失的?是在什么时候丧失的?”一种推测显示，当40亿年前土星和木星改变运行轨道的时候，它们的重力将柯伊伯带的天体抛向外太阳系。另一种说法是，柯伊伯带的天体在相互撞击的过程中成为碎片，随后被太阳放射物吹走。然而，还有一种可能性“是我们正在丧失的一些至关重要的东西和柯伊伯带的重量减轻的结论是错误的。通过对比，所有这些可能性都很难令人信服，但是如果最终证明它们确实是事实，它们中的每一个都会令人大为震惊。”

　　谜团五：外太阳系是否存在更多的矮行星?

　　到目前为止，已经公认的矮行星有3颗——谷神星、冥王星和阋神星。柯伊伯带距离太阳大约50个天文单位，它内部可能有200多个矮行星。夏威夷双子星天文台的天文学家查德·特鲁吉洛说，在柯伊伯带外距离太阳大约100个天文单位以外的地方，可能存在大量矮行星大小的天体，“因为它们非常昏暗，而且运行非常缓慢，因此以前没有人看到过它们。如果一个天体运行到距离太阳200个天体单位以外，即使它像火星一样大，我们现在的观测方法也无法发现它。”特鲁吉洛注意到，在即将到来的10年中“全景观测望远镜和快速反应系统”(Pan-STARRS)和大口径综合巡天望远镜(LSST)“应该能填补我们有关这方面知识的空白。”

　　谜团六：矮行星来自哪里?

　　有理论认为，根据现在的轨道可以看出，数十亿年前，外太阳系中的矮行星可能居住在太阳系内部。特鲁吉洛提出疑问，如果事实确实如此，“它们的表面为什么有那么多冰，这些冰又是从何而来?”人们一般认为，由于阳光照射，太阳系内部的天体都失去了冰层。特鲁吉洛和他的同事怀疑现在在这些矮行星上看到的冰相对来说比较新，它们来自这些天体的内部，在“火山作用”下喷出地表。当然，目前还需要通过进一步的研究来证明是否这种冰在从太阳系内部到达外太阳系的长途旅行后，还足够覆盖这种矮行星。

　　谜团七：宇宙射线来源于太阳系周围的汽泡?

　　当从太阳吹来的带电粒子超声速风与在恒星间发现的稀薄气体相撞时，太阳风猛烈吹击这种星际介质中的泡沫。星际介质是已知的球状日光层。科学家认为，微弱的宇宙射线——从太空飞向地球的高能粒子——来自日光层。科学家认为这些射线来自边界激波(termination shock)，边界激波是一个被压扁的冲击波，当太阳风突然爆发，冲击星际气体时，就会产生强放射性粒子。边界激波距离太阳大约75到85个天文单位。

　　然而，“旅行者1”号没发现这些在边界激波中产生的反常宇宙射线的迹象。麻省理工学院的天体物理学家约翰·理查森说：“可能它在不适宜的时间或地点穿过边界激波。”

　　或者有关这些反常的宇宙射线是怎样产生的常规看法是错误的。2007年，“旅行者2”号穿过边界激波，它的穿越点距离“旅行者1”号在2004年的穿越点大约100亿英里，科学家正在分析它获得的相关数据。理查森解释说：“它的数据或许能帮助我们了解这些粒子产自哪里。据悉，宇宙射线能对地球上的气候产生影响，因此，了解它们的来源非常重要。”此外，来自冲击波的高能粒子由太阳日冕物质抛射的猛烈爆发产生，这种爆发可破坏飞船，并对宇航员造成伤害。更好地了解这种边界激波或许有助于了解这些潜在的威胁粒子。

　　其它恒星的奥尔特云

　　人们认为太阳外其它恒星也会有自己的奥尔特云存在，如果两颗恒星互相靠近，其奥尔特云会出现重叠，导致彗星走进另一恒星的太阳系内部。预计在1000万年以内，最有可能摄动奥尔特云的恒星是Gliese 710。