Tại sao chúng ta không thể quan sát đám mây Oort bằng kính viễn vọng?

18

Đám mây Oort là một cấu trúc giả thuyết dựa trên quan sát của chúng ta về các sao chổi trong thời gian dài. Hiện tại có các đề xuất thiết kế các đầu dò để xác nhận sự tồn tại của đám mây Oort.

Đám mây

Bây giờ, gửi một đầu dò sẽ có những lợi ích khác, nhưng tại sao chúng ta không thể quan sát đám mây Oort bằng kính viễn vọng?

observational-astronomy oort-cloud

— called2voyage
nguồn

Tôi nghĩ rằng một thăm dò Oort trong cuộc sống của chúng tôi là không thực tế và thực sự phi lý! Đám mây Oort bắt đầu khoảng 2000 AU. Nó sẽ mất nhiều thế hệ để đến đó với công nghệ đẩy có thể thấy trước. Ngay cả khi ra mắt ngày hôm nay, nó cũng có thể bị vượt qua bởi một tàu thăm dò vượt trội hơn 50 năm sau. Và bên cạnh đó, đi đâu nếu không có mục tiêu nào được quan sát bằng kính viễn vọng trước đó? Đám mây Oort là một không gian rất trống rỗng. Tôi muốn thấy một trong những đề xuất đó cho một thăm dò Oort, bởi vì tôi không hiểu làm thế nào khái niệm này có thể hoạt động.

— LocalFluff

6

"Ngay cả khi ra mắt ngày hôm nay, nó cũng có thể bị vượt qua bởi một tàu thăm dò vượt trội hơn 50 năm sau." Điều này sẽ luôn luôn đúng và là một lập luận cho việc không làm gì mãi mãi.

— Marc

@Marc Điều này không đúng nếu chúng ta sử dụng một hình thức đẩy đến đó trong vòng 50 năm.

— gerrit

Hình thức đẩy này sẽ đến đâu nếu chúng ta không bao giờ thực hiện bước đầu tiên xây dựng tốt nhất chúng ta có thể ngày nay và sử dụng nó? Nếu chúng ta không bao giờ nỗ lực nghiêm túc, chúng ta sẽ luôn chờ đợi giải pháp hoàn hảo.

— Marc

12

Độ phân giải góc của kính viễn vọng thực sự không ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng phát hiện các vật thể đám mây Oort của chúng tôi ngoài việc độ phân giải góc đó ảnh hưởng đến độ sâu mà người ta có thể phát hiện ánh sáng từ các vật thể mờ. Bất kỳ kính viễn vọng nào cũng có thể phát hiện các ngôi sao, mặc dù các đĩa thực tế của chúng vượt xa độ phân giải góc của kính thiên văn.

Việc phát hiện các vật thể trên đám mây Oort chỉ đơn giản là một câu hỏi về việc phát hiện ánh sáng phản xạ (chưa được giải quyết) theo cách chính xác giống như cách người ta phát hiện một ngôi sao mờ (chưa được giải quyết). Xác nhận tính chất đám mây Oort của đối tượng sau đó sẽ đến bằng cách quan sát tại các khoảng thời gian trong một năm hoặc lâu hơn và thu được thị sai rất lớn ( cung giây). $>2$

Câu hỏi đặt ra là bạn cần đi sâu đến mức nào? Chúng ta có thể làm điều này theo hai cách (i) mặt sau của phép tính đường bao giả sử vật thể phản chiếu ánh sáng từ Mặt trời với một số suất phản chiếu. (ii) Chia tỷ lệ độ sáng của sao chổi khi chúng ở xa Mặt trời.

(i) Độ sáng của mặt trời là . Hãy để cho khoảng cách đến đám mây Oort là và bán kính của (giả hình cầu) đối tượng Oort là . Ánh sáng từ sự cố Mặt trời trên vật thể là . Nếu bây giờ chúng ta giả sử rằng một phần của điều này được phản ánh đồng nhất vào một góc rắn . Điểm thứ hai này là một xấp xỉ, ánh sáng sẽ không bị phản xạ đẳng hướng, nhưng nó sẽ đại diện cho một số trung bình trên bất kỳ góc nhìn nào. $L=3.83\times10^{26}\ W$ $D$ $R$ $\pi R^2 L/4\pi D^2$ $f$ $2\pi$

Để một xấp xỉ tốt, như au, chúng ta có thể giả định rằng khoảng cách từ đối tượng Oort với Trái đất cũng là . Do đó, luồng ánh sáng nhận được tại Trái đất là $D \gg 1$ $D$

F_{E} = f \frac{π R^{2} L}{4 π D^{2}} \frac{1}{2 π D^{2}} = f \frac{R^{2} L}{8 π D^{4}}

$F_{E} = f \frac{\pi R^2 L}{4\pi D^2}\frac{1}{2\pi D^2} = f \frac{R^2 L}{8\pi D^4}$

Đưa một số số vào, cho km và để au. Vật liệu sao chổi có suất phản chiếu rất thấp, nhưng hãy hào phóng và giả sử . $R=10$ $D= 10,000$ $f=0.1$

F_{E} = = 3 \times 10^{- 29} (\frac{f}{0,1}) {(\frac{R}{10 k m})}^{2} {(\frac{D}{10^{4} một bạn})}^{- 4} W m^{- 2}

$F_E = 3\times10^{-29}\left(\frac{f}{0.1}\right) \left(\frac{R}{10\ km}\right)^2 \left(\frac{D}{10^4 au}\right)^{-4}\ Wm^{-2}$

Để chuyển đổi cường độ này thành cường độ, giả sử ánh sáng phản xạ có cùng phổ với ánh sáng mặt trời. Mặt trời có cường độ thị giác rõ ràng là -26,74, tương ứng với thông lượng tại Trái đất là . Chuyển đổi tỷ lệ từ thông sang chênh lệch cường độ, chúng tôi thấy rằng cường độ biểu kiến của đối tượng Oort fiducial của chúng tôi là 52,4 . $1.4\times10^{3}\ Wm^{-2}$

(ii) Sao chổi Halley tương tự (bán kính 10 km, albedo thấp) với vật thể Oort fiducial được xem xét ở trên. Sao chổi Halley được quan sát bởi VLT năm 2003 với cường độ 28,2 và ở khoảng cách 28 au so với Mặt trời. Bây giờ chúng ta có thể chỉ quy mô cường độ này, nhưng nó quy mô như khoảng cách đến sức mạnh của bốn , bởi vì ánh sáng phải được nhận và sau đó chúng ta thấy nó phản xạ. Do đó, ở mức 10.000 au, Halley sẽ có cường độ , phù hợp với ước tính khác của tôi. (Vô tình công thức thô của tôi ở (i) ở trên cho thấy một sao chổi , ở 28 au sẽ có cường độ 26,9. Cho rằng Halley có thể có nhỏ hơn $28.2 - 2.5 \log (28/10^{4})= 53.7$ $f=0.1$ $R=10\ km$ $f$ đây là sự nhất quán tuyệt vời.)

Quan sát của Halley bởi VLT đại diện cho đỉnh cao của những gì có thể với kính viễn vọng ngày nay. Ngay cả trường cực sâu Hubble cũng chỉ đạt cường độ thị giác khoảng 29. Do đó, một vật thể đám mây Oort lớn vẫn còn hơn 20 độ lớn dưới ngưỡng phát hiện này!

Cách khả thi nhất để phát hiện các đối tượng Oort là khi chúng ẩn các ngôi sao nền. Các khả năng cho điều này được thảo luận bởi Ofek & Naker 2010 trong bối cảnh độ chính xác trắc quang được cung cấp bởi Kepler. Tỷ lệ huyền bí (tất nhiên là các sự kiện đơn lẻ và không thể lặp lại) được tính toán từ 0 đến 100 trong toàn bộ nhiệm vụ Kepler, phụ thuộc vào kích thước và phân bố khoảng cách của các đối tượng Oort. Theo như tôi biết, không có gì đến từ đây (chưa).

— Rob Jeffries
nguồn

11

Tôi đã có một cuộc trò chuyện với một sinh viên tiến sĩ châu Âu, người dự định tìm kiếm các vật thể đám mây Oort trong dữ liệu từ kính viễn vọng không gian Gaia. Điều này có thể có được nhờ các sự kiện vi điều khiển khi một vật thể Oort đi qua (gần) một ngôi sao nền và phóng đại tương đối một cách tương đối trong một khoảnh khắc.

Trường hợp tốt nhất là trong một vài năm tới, chúng ta sẽ có một bản đồ về số lượng các đối tượng đám mây Oort hữu ích về mặt thống kê. Đủ để tuyên bố rằng chúng tôi đã "nhìn thấy" nó.

— LocalFluff
nguồn

0

Nói một cách đơn giản, đó là bởi vì các vật thể tạo nên Đám mây Oort, tàn dư từ sự hình thành của mặt trời của chúng ta, đều quá nhỏ và quá mờ để chúng ta phát hiện. Họ mờ nhạt vì khoảng cách rất xa. Có sự hấp thụ tối thiểu của ánh sáng mặt trời và thậm chí còn ít bị phản xạ trở lại. Vì vậy, rất ít ánh sáng bị phản xạ trở lại mà thậm chí không có gì cho các kính viễn vọng tiên tiến nhất của chúng ta nhìn thấy.

— peter jacob
nguồn