Como sabemos sobre a nuvem de Oort, casa distante dos cometas

Cometas como o ISON, que balançou pelo sol em 2013, provavelmente começaram sua jornada para o interior a partir de uma extensa concha de fragmentos de gelo que cercava o sistema solar, chamada de Nuvem de Oort.

Cometas como o ISON, que balançou pelo sol em 2013, provavelmente começaram sua jornada para o interior a partir de uma extensa concha de fragmentos de gelo que cercava o sistema solar, chamada de Nuvem de Oort. (Crédito da imagem: NASA / MSFC / Aaron Kingery)

Paul M. Sutter é astrofísico em The Ohio State University , anfitrião de Pergunte a um astronauta e Rádio Espacial , e autor de Seu lugar no universo . Sutter contribuiu com este artigo para Vozes de Especialistas do Space.com: Op-Ed e Insights .

De vez em quando, um novo cometa entra no sistema solar interno, vindo das profundezas insondáveis ​​e inexploradas do espaço. Normalmente uma ou duas milhas através de gelo e terra, até agora viveu uma vida bastante monótona, preguiçosamente orbitando o sol muito além de seus primos planetários. Mas agora, enquanto grita para dentro em direção ao sol, o cometa estende uma cauda de um milhão de milhas de gás ventilado e poeira enquanto seu corpo começa a se separar das forças inesperadas.



Se tiver sorte, o cometa terminará sua vida rapidamente, mergulhando diretamente no sol e se desintegrando em poeira. Se não tiver sorte, ele sobreviverá à sua primeira passagem pelo sistema solar interno, espalhando uma trilha de detritos atrás dele. E então ele voltará novamente. E de novo. A cada passagem, cada vez mais torturante que a anterior, ele perde uma parte de si mesmo, diminuindo órbita após órbita até evaporar ou permanecer preso na órbita, inerte e morto.

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Os cometas vivem bilhões de anos em isolamento abençoado, e só os vemos quando estão por perto ... o que significa que só os rastreamos em seus momentos trágicos finais.

Mas onde nasceram esses cometas? Onde é que eles vivem? Como eles encontram o caminho para uma condenação de fogo no coração do sistema solar?

História de origem

Para descobrir isso, ajuda o fato de termos alguns milênios de observação de cometas para extrair. E a partir do início do século XVIII, sabemos que alguns cometas reaparecem em ciclos regulares e confiáveis ​​- graças às aplicações geniais de Sir Edmund Halley da então novíssima teoria da gravidade universal de Newton. Depois de observações suficientes, é bastante simples atribuir órbitas a esses cometas e descobrir suas origens, uma região que chamamos de Disco Espalhado, um anel instável de detritos fora da órbita de Netuno.

Mas muitos cometas - conhecidos como cometas de longo período - aparecem basicamente de lugar nenhum, surgem quando entram no sistema solar interno e morrem imediatamente. Onde Essa vem de onde?

A maior dificuldade em estudar esses cometas é que, qualquer que seja sua origem, é tão distante que é absolutamente impossível observá-los diretamente em seu ambiente doméstico. Portanto, não podemos confiar em pesquisas do espaço profundo para nos contar sobre suas casas. Em vez disso, temos que inferir as propriedades de seu local de nascimento cometário a partir do comportamento dos malfadados mensageiros enviados em nosso caminho. E quando o fazemos, algumas pistas intrigantes surgem.

Primeiro, esses cometas de longo período aparecem de todas as direções do céu. Portanto, onde quer que os cometas chamem de lar, ele é distribuído uniformemente, circundando o sistema solar, e não preso em um disco como todo mundo.

Em segundo lugar, os cometas morrem. Eles caem diretamente no sol ou em um planeta, têm uma interação infeliz com um mundo gigante e são expulsos do sistema solar por completo, ou acabam exaurindo seu gelo, desligando suas caudas e os tornando essencialmente indetectáveis. Eles podem chegar a apenas uma órbita ou persistir por alguns milhares, mas de qualquer forma isso é muito, muito menos do que os bilhões de anos que o sistema solar tem sido um sistema. Isso significa que quando um novo cometa de longo período aparece em nossos céus, é realmente um novo cometa: há um reservatório de cometas bem além do reino dos planetas, e apenas ocasionalmente envia um emissário para dentro.

Por último, esses cometas de longo período têm algo em comum. Por meio de observações cuidadosas, os astrônomos podem reconstruir suas órbitas inteiras e encontrar seu afélio - sua distância mais distante do sol. E muitos cometas, como notado pela primeira vez pelo astrônomo Jans Oort, compartilham um afélio em torno de 20.000 UA, ou 20.000 vezes a distância do Sol do que a Terra.

Um arranjo esférico com uma espessura definida que ocasionalmente envia um de seus membros para dentro. Como o inferno. Uma nuvem.

A nuvem de Oort: lar dos cometas.

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Correnteza

Claro, não temos certeza do tamanho da nuvem de Oort ou de quantos membros a chamam de lar. Para descobrir isso, contamos com simulação de computador após simulação de computador, levando em consideração as órbitas dos planetas, modelos para a formação do sistema solar e os caminhos de cometas conhecidos. Tomados em conjunto, isso pinta o quadro de uma estrutura tremenda e tremendamente vazia, abrangendo de 2.000 a 200.000 UA e contendo mais de um trilhão de objetos com pelo menos uma milha de largura, e incontáveis ​​mais.

200.000 UA é uma distância impressionante - cerca de 3 anos-luz de distância. Nesse nível de distância, os cometas estão quase totalmente distantes, apenas mal presos ao nosso sol por meio de uma débil corda invisível de gravidade. Por causa dessa conexão fraca, eles não sentem necessidade de se acomodar em um anel ou disco e, naturalmente, se organizarem em uma concha.

Além do mais, com a atração do sol tão minúscula, os cometas são altamente suscetíveis a outras sugestões estrangeiras. Uma estrela errante que passa ou uma nuvem molecular gigante pode exercer um puxão gravitacional extra sobre eles, desestabilizando-os e enviando alguns espalhando-se para o vazio interestelar ... e outros inclinando-se para dentro, para seu destino final.

Mas talvez a maior fonte de influência lá fora não seja outra senão a própria Via Láctea. É uma questão de densidade: o arranjo geral de estrelas e nebulosas de um lado do sistema solar é um pouco diferente do outro. Isso é chamado de 'maré galáctica' porque é exatamente a mesma física - diferenças de densidade de um lado para o outro - que dá origem às marés do oceano. Aqui na Terra, bem no fundo da gravidade do Sol, essas diferenças de densidade galáctica não ... bem, fazem diferença. Mas na nuvem de Oort sim.

Conforme esses cometas fazem seu caminho em suas órbitas longas e lentas, eles podem sentir um puxão gravitacional extra da maré galáctica. Quando o cometa está no afélio, seu ponto mais distante do Sol, ele pode ser encorajado a se mover um pouquinho mais longe do que da última vez. E da maneira que as órbitas funcionam, se o caminho se esticar em uma direção, ele deve encolher na outra; neste caso, o puxão extra da galáxia no afélio ironicamente traz o cometa ainda mais perto do sol enquanto ele continua em sua órbita.

Eventualmente, o puxão constante irá moldar a órbita do cometa a tais extremos que ele mergulha no sistema solar interno, onde a gravidade do sol e dos planetas altera ainda mais sua trajetória, selando seu destino.

Saiba mais ouvindo o episódio 'O que acontece quando as galáxias colidem?' no podcast Ask A Spaceman, disponível em iTunes e na web em http://www.askaspaceman.com . Graças a Marshall S. pelas perguntas que levaram a esta peça! Faça sua própria pergunta no Twitter usando #AskASpaceman ou seguindo Paul @PaulMattSutter e facebook.com/PaulMattSutter . Siga-nos no Twitter @Spacedotcom e em Facebook .