I årtionden har forskare teoretiserat att det finns ett massivt moln av isiga planetesimal, känd som Oort-molnet, bortom solsystemets kant, på ett avstånd av upp till 50 000 AU (0,79 ly) från solen. Namnet till hedern för den nederländska astronomen Jan Oort, tros det här molnet vara där långvariga kometer kommer från. Men hittills har inga direkta bevis lämnats för att bekräfta Oort Molns existens.
Detta beror på att Oort Cloud är mycket svårt att observera, att det är ganska långt från solen och spridd över ett mycket stort område med rymden. I en ny studie föreslog emellertid ett team av astrofysiker från University of Pennsylvania en radikal idé. Använda kartor över den kosmiska mikrovågsugnbakgrunden (CMB) skapad av Planck uppdrag och andra teleskop, tror de att Oort moln runt andra stjärnor kan upptäckas.
Studien - "Probing Oort clouds around Milky Way stars with CMB-undersökningar", som nyligen dök upp på nätet - leddes av Eric J Baxter, en postdoktorisk forskare från Institutionen för fysik och astronomi vid University of Pennsylvania. Han förenades av Pennsylvania-professorerna Cullen H. Blake och Bhuvnesh Jain (Baxters primära mentor).
För att sammanfatta är Oort Cloud ett hypotetiskt område i rymden som tros sträcka sig från 2 000 till 5 000 AU (0,03 och 0,08 ly) till så långt som 50 000 AU (0,79 ly) från solen - även om vissa uppskattningar tyder på att det skulle kunna nå så långt som 100 000 till 200 000 AU (1,58 och 3,16 ly). Liksom Kuiper Belt och the Scattered Disc är Oort Cloud en reservoar av trans-Neptuniska föremål, även om det är tusentals gånger mer avstånd från vår sol som dessa andra två.
Detta moln tros ha sitt ursprung i en befolkning av små, isiga kroppar inom 50 AU från solen som fanns när solsystemet fortfarande var ung. Med tiden teoretiseras att orbital störningar orsakade av jätteplaneterna orsakade de föremål som hade mycket stabila banor för att bilda Kuiper Belt längs ekliptikplanet, medan de som hade mer excentriska och avlägsna banor bildade Oort Cloud.
Enligt Baxter och hans kollegor är det därför logiskt att anta att andra stjärnsystem har sina egna Oort-moln - som de kallar exo-Oort, för att Oort Cloud-existensen spelade en viktig roll i bildandet av solsystemet Moln (EXOC). Som Dr. Baxter förklarade till Space Magazine via e-post:
”En av de föreslagna mekanismerna för bildandet av Oort-molnet runt vår sol är att några av föremålen i vår solsystemets protoplanetära skiva sprutades ut i mycket stora elliptiska banor genom interaktioner med jätteplaneterna. Banorna i dessa föremål påverkades sedan av närliggande stjärnor och galaktiska tidvatten, vilket fick dem att avgå från banor begränsade till solsystemets plan och bilda det nu sfäriska Oort-molnet. Du kan tänka dig att en liknande process kan inträffa runt en annan stjärna med jätteplaneter, och vi vet att det finns många stjärnor där ute som har jätteplaneter. "
Som Baxter och hans kollegor indikerade i sin studie är det svårt att upptäcka EXOC: er av i stort sett samma skäl till varför det inte finns några direkta bevis för solsystemets egna Oort Cloud. För det ena finns det inte mycket material i molnet, med uppskattningar som sträcker sig från några till tjugo gånger jordens massa. För det andra är dessa föremål mycket långt borta från vår sol, vilket innebär att de inte reflekterar mycket ljus eller har starka termiska utsläpp.
Av denna anledning rekommenderade Baxter och hans team att använda kartor över himlen vid millimeter- och submillimetervåglängderna för att söka efter tecken på Oort Clouds runt andra stjärnor. Sådana kartor finns redan tack vare uppdrag som Planck teleskop som har kartlagt den kosmiska mikrovågsugnbakgrunden (CMB). Som Baxter antydde:
”I vårt papper använder vi kartor över himlen vid 545 GHz och 857 GHz som genererades från observationer av Planck-satelliten. Planck var ganska mycket designad * endast * för att kartlägga CMB; det faktum att vi kan använda detta teleskop för att studera exo-Oort moln och potentiellt processer kopplade till planetbildning är ganska förvånande! ”
Detta är en ganska revolutionerande idé, eftersom upptäckten av EXOC: er inte var en del av det avsedda syftet med Planck uppdrag. Genom att kartlägga CMB, som är "relikstrålning" kvar från Big Bang, har astronomer försökt lära sig mer om hur universum har utvecklats sedan det tidiga universumet. 378 000 år efter Big Bang. Deras studie bygger emellertid på tidigare arbete under ledning av Alan Stern (huvudutredaren för Nya horisonter uppdrag).
1991, tillsammans med John Stocke (från University of Colorado, Boulder) och Paul Weissmann (från NASA: s Jet Propulsion Laboratory), genomförde Stern en studie med titeln "En IRAS-sökning efter extra-soliga Oort-moln". I denna studie föreslog de att man skulle använda data från IRAS (Infrared Astronomical Satellite) för att söka efter EXOC. Men medan denna studie fokuserade på vissa våglängder och 17-stjärniga system, förlitade sig Baxter och hans team på data för tiotusentals system och vid ett större våglängdsintervall.
Andra nuvarande och framtida teleskoper som Baxter och hans team tror kan vara användbara i detta avseende inkluderar South Pole Telescope, beläget vid Amundsen – Scott South Pole Station i Antarktis; Atacama Cosmology Telescope och Simons Observatory i Chile; det ballongburna stora öppningssubmillimeterteleskopet (BLAST) i Antarktis; Green Bank Telescope i West Virgina och andra.
”Vidare Gaia satellit har nyligen kartlagt mycket exakt positionerna och avståndet för stjärnor i vår galax, ”tilllade Baxter. ”Detta gör att man väljer mål för exo-Oort-molnsökningar relativt enkelt. Vi använde en kombination av Gaia och Planck data i vår analys. ”
För att testa deras teori konstruerade Baxter och team en serie modeller för termisk emission av exo-Oort moln. "Dessa modeller antydde att det var möjligt att upptäcka exo-Oort-moln runt stjärnor i närheten (eller åtminstone sätta gränser för deras egenskaper) med tanke på befintliga teleskoper och observationer," sade han. "Speciellt föreslog modellerna att data från Planck satellit kan potentiellt komma nära att upptäcka ett exo-Oort-moln som vårt eget runt en närliggande stjärna. ”
Dessutom upptäckte Baxter och hans team också en antydning av en signal runt några av stjärnorna som de betraktade i sin studie - specifikt i Vega- och Formalhaut-systemen. Med hjälp av dessa data kunde de sätta begränsningar för den eventuella existensen av EXOC på ett avstånd från 10.000 till 100.000 AU från dessa stjärnor, vilket grovt sammanfaller med avståndet mellan vår sol och Oort-molnet.
Ytterligare undersökningar kommer emellertid att behövas innan någon av EXOC: s existens kan bekräftas. Dessa undersökningar kommer troligen att involvera James Webb rymdteleskop, som är planerad att lanseras 2021. Under tiden har denna studie några ganska betydande konsekvenser för astronomer, och inte bara för att den involverar användning av befintliga CMB-kartor för extra-solstudier. Som Baxter uttryckte det:
”Att bara upptäcka ett exo-Oort-moln skulle vara riktigt intressant, eftersom vi som jag nämnde ovan inte har några direkta bevis för att vårt eget Oort-moln finns. Om du fick en upptäckt av ett exo-Oort-moln, kan det i princip ge insikt i processer kopplade till planetbildning och utvecklingen av protoplanetära diskar. Föreställ dig till exempel att vi bara upptäckte exo-Oort moln runt stjärnor som har jätteplaneter. Det skulle ge ganska övertygande bevis för att bildandet av ett Oort-moln är anslutet till jätteplaneter, vilket antyds av populära teorier om bildandet av vårt eget Oort-moln. ”
När vår kunskap om universum expanderar blir forskare alltmer intresserade av vad vårt solsystem har gemensamt med andra stjärnsystem. Detta i sin tur hjälper oss att lära oss mer om bildandet och utvecklingen av vårt eget system. Det ger också möjliga tips om hur universum förändrats över tid, och kanske till och med där livet kunde hittas en dag.
