Происхождение

Считается, что облако Оорта является остатком исходного протопланетного диска, который сформировался вокруг Солнца приблизительно 4,6 миллиарда лет назад. В соответствии с широко принятой гипотезой объекты облака Оорта первоначально формировались намного ближе к Солнцу в том же процессе, в котором образовались и планеты, и астероиды, но гравитационное взаимодействие с молодыми планетами-гигантами, такими, как Юпитер, отбросило объекты на чрезвычайно вытянутые эллиптические или параболические орбиты. Моделирование развития облака Оорта от истоков возникновения Солнечной системы до текущего периода показывает, что масса облака достигла максимума спустя приблизительно 800 миллионов лет после формирования.

Модель Хулио Анхеля Фернандеса предполагает, что рассеянный диск, который является главным источником короткопериодических комет в Солнечной системе, также мог бы быть основным источником объектов облака Оорта. Согласно модели, приблизительно половина объектов рассеянного диска перемещена наружу в облако Оорта, в то время как четверть сдвинута внутрь орбиты Юпитера и четверть выброшена на гиперболические орбиты. Рассеянный диск, может быть, всё ещё снабжает облако Оорта материалом. В результате одна треть текущих объектов рассеянного диска, вероятно, попадёт в облако Оорта через 2,5 миллиарда лет.

Компьютерные модели показывают, что столкновения кометного материала во время периода формирования играли намного большую роль, чем считали ранее. Согласно этим моделям, количество столкновений в ранней истории Солнечной системы было настолько большим, что большинство комет было разрушено прежде, чем они достигли облака Оорта. Поэтому, текущая совокупная масса облака Оорта гораздо меньше, чем когда-то полагали.

Гравитационное взаимодействие с соседними звёздами и галактические приливные силы изменили кометные орбиты – сделали их более круглыми. Это объясняет почти сферическую форму внешнего облака Оорта. И облако Хиллса, которое сильнее связано с Солнцем, в итоге должно все же приобрести сферическую форму. Недавние исследования показали, что формирование облака Оорта определённо совместимо с гипотезой, что Солнечная система формировалась как часть звёздного скопления в 200-400 звёзд. Эти ранние ближайшие звёзды, вероятно, играли роль в формировании облака, так как в пределах скопления число близких проходов звёзд было намного выше, чем сегодня, приводя к намного более частым возмущениям.

10. Кометы

Полагают, что у комет имеется две отдельные области происхождения в Солнечной системе. Короткопериодические кометы (с периодами до 200 лет) по общепринятой теории происходят изпояса Койпера или рассеянного диска, двух связанных плоских дисков ледяного материала, начинающихся в районе орбиты Плутона около 38 а.е. и совместно простирающихся вплоть до 100 а.е. от Солнца. В свою очередь считают, что долгопериодические кометы, такие как комета Хейла – Боппа, с периодами в тысячи лет, происходят из облака Оорта. Орбиты в пределах пояса Койпера относительно устойчивы, и поэтому предполагают, что оттуда происходят лишь немногие кометы. Рассеянный диск же динамически активен и является намного более вероятным местом происхождения комет. Кометы переходят из рассеянного диска в сферу внешних планет, становясь объектами, известными как кентавры. Затем кентавры переходят на внутренние орбиты и становятся короткопериодическими кометами.

Имеется два основных семейства короткопериодических комет: семейство Юпитера (с большими полуосями менее 5 а.е.) и семейство Нептуна, или галлеевское семейство (такое название дано из-за сходства их орбит с орбитой кометы Галлея). Кометы семейства Нептуна необычны, так как, хотя они и являются короткопериодическими, их первичная область происхождения – облако Оорта, а не рассеянный диск. Предполагают, основываясь на их орбитах, что они были долгопериодическими кометами, а затем были захвачены притяжением планет-гигантов и перенаправлены во внутреннюю область Солнечной системы. Этот процесс, возможно, также повлиял на орбиты существенной части комет семейства Юпитера, хотя большинство этих комет, как полагают, произошли в рассеянном диске.

Оорт отметил, что число возвращающихся комет гораздо меньше, чем предсказано по его модели и эта проблема всё ещё не решена. Никакой известный динамический процесс не может объяснить меньшее количество наблюдаемых комет. Гипотезами этого несоответствия являются: разрушение комет из-за приливных усилий, столкновений или нагрева; потеря всех летучих веществ, вызывающая необнаруживаемость некоторых комет или формирование изолирующей корки на поверхности. Продолжительные исследования комет облака Оорта показали, что их распространённость в области внешних планет в несколько раз выше, чем в области внутренних планет. Это несоответствие могло произойти из-за притяжения Юпитера, который действует как своего рода барьер, захватывающий поступающие кометы в ловушку и заставляющий столкнуться их с ним, как это было с кометой Шумейкеров – Леви в 1994 году.

Считают, что текущие позиции большинства комет, замеченных недалеко от Солнца, объясняются гравитационным искажением облака Оорта приливными силами, вызванными ГалактикойМлечный Путь. Так же, как приливные силы Луны изгибают и искажают океаны Земли, вызывая приливы и отливы, таким же образом галактические приливные силы изгибают и искажают орбиты тел во внешней Солнечной системе, притягивая их к центру Галактики. Во внутренней Солнечной системе эти эффекты незначительны по сравнению с гравитацией Солнца. Однако во внешней Солнечной системе тяготение Солнца более слабо и градиент поля тяготения Млечного пути играет намного более значимую роль. Из-за этого градиента галактические приливные силы могут исказить сферическое облако Оорта, растягивая облако в направлении галактического центра и сжимая его вдоль двух других осей. Эти слабые галактические возмущения могут быть достаточными, чтобы сместить объекты облака Оорта с их орбит по направлению к Солнцу. Пункт, в котором сила тяжести Солнца уступает своё влияние галактическому приливу, называют приливным радиусом усечения. Он находится в радиусе 100000-200000 а.е. и отмечает внешнюю границу облака Оорта.

Некоторые учёные выдвигают теорию – возможно, галактические приливные силы способствовали формированию облака Оорта, увеличивая перигелий планетозималей с большими афелиями. Эффекты галактического прилива весьма сложны и сильно зависят от поведения индивидуальных объектов планетарной системы. Тем не менее, совокупный эффект может быть весьма существенным: происхождение до 90% комет из облака Оорта может быть вызвано галактическим приливом. Статистические модели орбит наблюдаемых долгопериодических комет показывают, что галактический прилив – основной источник возмущений орбит, смещающий их к внутренней Солнечной системе.