Tại sao đám mây Oort được coi là hình cầu?

Hầu hết các mô tả về đám mây Oort mô tả nó như là một sự phân bố chủ yếu hình cầu của các hành tinh, với sự cho phép đôi khi cho một thành phần bên trong có hình bánh rán hơn. Điều này hơi mâu thuẫn với thực tế là hầu hết các đám mây hình thành hành tinh và các vật thể phái sinh của chúng - các hành tinh, tiểu hành tinh, sao chổi và bụi - sẽ sụp đổ xuống một mặt phẳng được xác định khá sớm trong quá trình tiến hóa của hệ sao.

Bằng chứng nào được sử dụng để quy định điều này? Có phải nó đến từ mô phỏng số của hệ mặt trời? Hay nó giúp giải thích cho xu hướng quỹ đạo quan sát của sao chổi thực sự?

Không ai đã "nhìn thấy" đám mây Oort (chưa). Đám mây Oort chỉ đơn giản là một khái niệm có thể giải thích tại sao các sao chổi trong thời gian dài dường như đến từ các hướng ngẫu nhiên.

Với các công cụ hiện tại, chúng tôi không thể phát hiện bất kỳ sao chổi nào "tại nguồn". Thậm chí còn không thể chỉ ra các phép đo rằng ở khoảng cách đó có thể có một vật thể đồng hành với mặt trời (nhị phân thời gian dài, với một người bạn lùn nâu đi qua đám mây oort, có thể giải thích một số điều về khối lượng định kỳ -extinctions). Tuy nhiên, chúng ta có thể đặt một số giới hạn về khối lượng và khoảng cách của một vật thể như vậy, nhưng chúng ta chưa thể chứng minh bằng các phép đo rằng điều đó là không thể. Điều này chỉ để cho thấy lượng thông tin nhỏ mà chúng ta có trên những khoảng cách này.

Điều duy nhất chúng ta biết về các vật thể ở đó, là những gì chúng ta nhìn thấy từ các vật thể xuất hiện và khi chúng ta tính toán quỹ đạo, chúng ta nhận thấy rằng nó đến từ cùng một khu vực của hệ mặt trời.

Chỉnh sửa: ấn phẩm này cho thấy sứ mệnh WISE đã có thể thu hẹp nó, cho thấy rằng nếu một sao lùn nâu khối lượng sao Mộc tồn tại trong hệ mặt trời của chúng ta, thì nó phải ở khoảng cách 26.000 AU, để ở dưới sự phát hiện giới hạn của WISE.

Vấn đề không phải là nói có tồn tại hay không một vật thể như vậy có tồn tại hay không, mà chỉ ra rằng ở những khoảng cách đó, chúng ta chỉ có thể phát hiện ra những thứ đồ sộ, so với sao chổi trung bình. Điều này cho thấy thông tin duy nhất chúng ta có về đám mây Oort, là thông tin gián tiếp từ các vật thể trên quỹ đạo đi qua đám mây Oort và gần đủ để chúng ta phát hiện ra chúng.

Cái sau Sao chổi trong thời gian dài dường như đến từ các hướng ngẫu nhiên.

Ngoài câu trả lời của Mark, chúng tôi cũng có lý do để mong đợi một phân phối hình cầu.

Sau đây đưa ra một số giả định về cách hệ mặt trời của chúng ta hình thành. Chúng là tiêu chuẩn, nhưng chúng tôi không hoàn toàn chắc chắn về tính chính xác của nó. Những gì tôi sử dụng thường được coi là không gây tranh cãi - đó là cách bản thân các hành tinh nảy sinh vấn đề nhất, nhưng không cần thiết ở đây.

Thời kỳ đầu hình thành hệ mặt trời, khí và bụi sẽ có sự phân bố khá đều và hình cầu. Không chắc là đám mây sẽ có động lượng góc chính xác bằng 0, nghĩa là nó sẽ có động lượng góc ròng theo một hướng nào đó.

Bây giờ khí đủ gần mặt trời sẽ đủ đậm đặc để các hạt sẽ tương tác và va chạm thường xuyên. Điều này làm cho động lượng góc của các hạt thẳng hàng theo hướng của động lượng góc ròng ban đầu. Điều này là do bảo tồn động lượng góc.

Quá trình này tạo ra đĩa tiền đạo chiếm ưu thế mà bạn quen thuộc, để lại một lớp mỏng khí và bụi mật độ thấp trong cùng một khối cầu.

Phân bố hạt mật độ thấp về cơ bản sẽ không va chạm. Do đó, họ sẽ không căn chỉnh bản thân vào một đĩa, cho dù họ có động lượng góc ròng hay không. Mỗi hạt quỹ đạo trên bất kỳ mặt phẳng nào nó chỉ xảy ra để được xếp thẳng hàng.

Bây giờ đến đám mây Oort ...

Nhận đủ xa từ trung tâm của sự hình thành mặt trời của chúng ta và khí trở nên ít đậm đặc hơn. Do đó, khí trở nên hầu như không va chạm và việc căn chỉnh ưu tiên trên đĩa trở nên ít có khả năng hơn. Ở gần chỉ đủ và đủ các tương tác và sự không đồng nhất ngẫu nhiên phát sinh để các hành tinh tích tụ, mỗi cái được căn chỉnh độc lập với nhau. Chúng vẫn phân bố rải rác và không va chạm nói chung (về cơ bản các hạt chỉ lớn hơn), và do đó không liên kết.

Các mô hình mà bạn nhìn thấy với một khu vực giống như bánh rán là những mô hình đang mong đợi một khu vực nơi bụi và khí vẫn tương tác đủ với chính nó, và phần còn lại của hệ mặt trời như chúng ta biết, vẫn (một phần) rơi vào ưu tiên căn chỉnh.