Внутреннее облако Оорта оказалось спиралью с двумя рукавами

Планетологи при помощи моделирования выяснили, что внутренняя часть облака Оорта на окраинах Солнечной системы обладает долгоживущей спиральной структурой с двумя рукавами. Однако ее прямые наблюдения кажутся очень сложной задачей. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Облако Оорта представляет собой скопление ледяных тел во внешней части Солнечной системы, на расстоянии от тысячи до ста тысяч астрономических единиц от Солнца. Оно образовалось на ранних стадиях эволюции Солнечной системы, около 4,6 миллиарда лет назад, а орбиты входящих в него тел сформировались под действием планетарных возмущений, галактического прилива и сближений Солнца с другими звездами. Исследования этой структуры крайне важны для планетологов, занимающихся реконструкцией процесса формирования Солнечной системы.

Внешняя часть облака Оорта (на удалении более десяти тысяч астрономических единиц от Солнца) представляет собой источник долгопериодических комет и обладает предположительно почти сферической формой. Орбиты тел во внутреннем облаке Оорта больше подвержены влиянию Солнца, чем пролетающих мимо звезд, оно представлялось ранее как относительно плоский диск, почти выровненный с плоскостью эклиптики.

Группа планетологов во главе с Дэвидом Несворни (David Nesvorny) из Юго-западного исследовательского института решила подробно разобраться, как выглядит внутренняя часть облака Оорта с точки зрения удаленного наблюдателя. Для этого они провели моделирование динамики орбит большой (от нескольких десятков тысяч до миллиона тел) выборки планетезималей с точки зрения влияния на них гравитации внешних планет Солнечной системы, когда те мигрировали по системе, влияния планет-планетного рассеяния на диск из планетезималей, а также влияния на орбиты планетезималей гравитационного потенциала Млечного Пути и пролетающих мимо звезд. Результаты моделирования сравнивали с данными обзора неба DES за транснептуновыми объектами в период с 2013 по 2019 год.

Оказалось, что внутренняя часть облака Оорта представляет собой искривленный диск, обладающий спиральной структурой с двумя рукавами, размером около 15 тысяч астрономических единиц в поперечнике, которая ориентирована почти перпендикулярно галактической плоскости. Предполагается, что спиральная структура образуется за счет первичного рассеяния малых тел гравитацией планет с последующим увеличением расстояний их перигелиев и вращением плоскости их орбит за счет галактического прилива.

Спиральная структура внутреннего облака Оорта выглядит весьма стабильной и существует долгое время. Однако прямые наблюдения спирали в облаке Оорта, как и поиски подобных структур у других звезд Млечного Пути, представляются крайне трудной задачей. Косвенным доказательством спиральной структуры в облаке Оорта может считаться обнаруженная ранее группа долгопериодических комет, чьи афелии лежали в зоне «пустой эклиптики».

Посмотреть на гигантскую комету из облака Оорта, которая летит к Солнцу, можно тут.