Διαφορές της Ζώνης Kuiper και του Νέφους του Oort

Συχνές ερωτήσεις, Αύγουστος 2002

   Το 1950 ο Ολλανδός αστρονόμος Jan Oort (1900-1982) παρατήρησε πως:

1. Δεν έχει παρατηρηθεί κανένας κομήτης, με τροχιά τέτοια που να δείχνει πως προέρχεται από το διαστρικό χώρο

2. Υπάρχει μια ισχυρή τάση το αφήλιο, των κομητών μακράς περιόδου (με τον μεγάλο άξονα περιστροφής τους να είναι περίπου 150.000 Αστρονομικές Μονάδες-AU), να βρίσκεται περίπου 50.000 AU και

3. Δεν υπάρχει καμία προτιμητέα κατεύθυνση από την οποία να προέρχονται οι κομήτες. Αυτό σημαίνει ότι οι κομήτες μακράς περιόδου, που μας έρχονται στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα, εμφανίζουν μια ισοκατανομή ως προς τα σημεία του ουρανού.

Από τις παρατηρήσεις αυτές συμπέρανε πως οι κομήτες βρίσκονται σε ένα παχύ νέφος, που φθάνει τα εξωτερικά σύνορα του ηλιακού μας συστήματος. Στο νέφος αυτό υπάρχουν όχι οι κομήτες με την ουρά τους κλπ αλλά οι πυρήνες των κομητών σε μια υπέρψυχρη κατάσταση. Το απόθεμα αυτό των κομητών, έξω από το Ηλιακό μας Σύστημα, είναι αυτό που ονομάζουμε Νέφος του Oort.

Τα στατιστικά φανερώνουν πως μπορεί  να περιέχει 6-10 τρισεκατομμύρια πυρήνες κομητών. Ο καθένας τους έχει μια μάζα κατά μέσο όρο 20 έως 30 τρισεκατομμύρια τόνους και διάμετρο από μερικά χιλιόμετρα μέχρι 50 km. Μάλιστα η συνολική μάζα του Νέφους του Oort υπολογίζεται περίπου σε 40 γήινες μάζες. Δυστυχώς λόγω της μικρής μάζας των κομητών και της μεγάλης απόστασης τους δεν είναι εύκολη η άμεση παρατήρηση του Νέφους Oort, παρόλη την θεωρητική επαλήθευση πολλών παρατηρησιακών φαινομένων. 

Ενώ το εξωτερικό όριο του Νέφους του Oort είναι 1.6 έτη φωτός το εσωτερικό όριο είναι 20.000 Αστρονομικές Μονάδες ή 500 φορές μεγαλύτερο από την απόσταση του Πλούτωνα (είναι γνωστό ότι το κοντινότερο άστρο, ο Εγγύτατος του Κενταύρου απέχει 4.22 έτη φωτός). Μάλιστα το σχήμα του είναι περίπου σφαιρικό και προς το επίπεδο της εκλειπτικής, όσο πλησιάζουμε προς τον Ήλιο, το Νέφος πυκνώνει και τελικά ενώνεται με τη λεγόμενη Ζώνη του Kuiper. 

Λόγω της σύγκρουσης πολλές φορές κομητών με τον Ήλιο ή τους μεγάλους πλανήτες (σαν παράδειγμα αναφέρουμε τον Shoemaker-Levy 9, που τον Μάρτιο του 1993 έπεσε πάνω στον Δία), η Ζώνη Oort αναπληρώνει τους κομήτες που χάνονται με αυτές τις συγκρούσεις.

Η θεωρία του Oort εξηγεί ικανοποιητικά την προέλευση των κομητών μακράς περιόδου, όσων δηλαδή έχουν περίοδο περιφοράς γύρω από τον Ήλιο μεγαλύτερη των 200 ετών. Δεν εξηγεί όμως την προέλευση των κομητών με περίοδο βραχείας περιόδου, ειδικά των κομητών με περίοδο μικρότερη των 20 ετών. Οι τελευταίοι κομήτες έχουν τροχιές που βρίσκονται κοντά στις τροχιές των πλανητών. Η πηγή τους βρίσκεται κοντά στον Πλούτωνα και ονομάζεται Ζώνη Kuiper. 

Ζώνη Kuiper

Η Ζώνη Kuiper τώρα είναι μια περιοχή σε σχήμα δίσκου, πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα απόστασης περίπου 30 έως 100 Αστρονομικές Μονάδες από τον Ήλιο, που περιέχει πολλά μικρά παγωμένα σώματα. Αυτή λοιπόν η περιοχή θεωρείται πως είναι η πηγή των κομητών βραχείας περιόδου.

Ενίοτε η τροχιά ενός αντικειμένου της ζώνης αυτής διαταράσσεται από τις αλληλεπιδράσεις των γιγαντιαίων πλανητών με τέτοιο τρόπο ώστε να διασταυρώνεται με τη τροχιά του Ποσειδώνα. Αυτή η προσέγγιση με τον Ποσειδώνα ή θα τα στείλει έξω από το ηλιακό μας σύστημα ή σε μια τροχιά που θα τα κάνει να διασταυρώνονται με άλλους μεγάλους πλανήτες ή ακόμη και στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα.

Υπάρχουν προς το παρόν εννέα γνωστά αντικείμενα μεταξύ Δία και Ποσειδώνα (μεταξύ άλλων και τον Χείρωνα και του Φόλου). Τα αντικείμενα αυτά παρόλο που είναι κομήτες τα ονόματα που τους εκχωρούνται είναι σύμφωνα με τα ονόματα των αστεροειδών. Κι αυτό συμβαίνει γιατί ο διαχωρισμός των αστεροειδών και των κομητών δεν είναι απόλυτος. Η ανακάλυψη του Χείρωνα έγινε από τον Charles Kowal το Νοέμβριο του 1977 ενώ του Φόλου το 1992. Ακολούθησε η ανακάλυψη άλλων τεσσάρων αντικειμένων και η Διεθνής Αστρονομική Ένωση (IAU) όλα αυτά τα αντικείμενα τα ονόμασε Κενταύρους. 

Οι Κένταυροι είναι μια κατηγορία σωμάτων ανάμεσα στους αστεροειδείς και στους κομήτες. Η ονομασία τους προήλθε από το γεγονός ότι οι Κένταυροι στην Μυθολογία ήταν μισοί άνθρωποι και μισοί ίπποι και ο Χείρων ήταν δάσκαλος του Αχιλλέα ενώ ο Φόλος σκοτώθηκε κατά λάθος από τον Ηρακλή. 

Επίσης ας μην ξεχνάμε ότι ένας κομήτης που του έχουν εξαντληθεί τα πτητικά του υλικά μετά από χιλιάδες περιστροφές μένει μόνο με τον κύριο πυρήνα του και μοιάζει με έναν αστεροειδή, έναν βραχώδη πυρήνα. Το μόνο διαφορετικό χαρακτηριστικό που ξεχωρίζει τον παλιό κομήτη έναντι του αστεροειδή είναι η μεγάλη εκκεντρότητα της τροχιάς του. 

Αυτά τα αντικείμενα έχουν τροχιές ασταθείς και θεωρούνται 'φυγάδες' από την περιοχή της Ζώνης Kuiper. Η μελλοντική τους μοίρα δεν είναι γνωστή. Κάποια από αυτά δείχνουν να έχουν κάποια δραστηριότητα σαν κομήτες. Ο μεγαλύτερος από αυτούς είναι ο Χείρων που έχει περίπου 170 km διάμετρο, 20 φορές μεγαλύτερη από τον διάσημο κομήτη του Halley. Αν αυτός αιωνίως θα βρίσκεται σε μια τροχιά που προσεγγίζει τον Ήλιο, θα είναι τότε ένας αληθινά εντυπωσιακός κομήτης.

Κατά περίεργο τρόπο, φαίνεται πως τα αντικείμενα του μακρινότερου Νέφους του Oort σχηματίσθηκαν εγγύτερα του Ήλιου από ό,τι τα αντικείμενα της ζώνης Kuiper. Μικρά αντικείμενα σχηματισμένα πλησίον των γιγαντιαίων πλανητών θα είχαν δραπετεύσει από το Ηλιακό Σύστημα λόγω των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων. Αυτά τα αντικείμενα που δεν ξέφυγαν εντελώς σχημάτισαν το μακρινό Νέφος του Oort. Μικρά αντικείμενα που σχηματίσθηκαν σε ακόμη μακρύτερες αποστάσεις δεν είχαν τέτοιες αλληλεπιδράσεις και παρέμειναν σαν αντικείμενα της Ζώνης Kuiper.

Αρκετά αντικείμενα της Ζώνης Kuiper έχουν ανακαλυφθεί προσφάτως μεταξύ των οποίων και τα 1992 QB1, 1993 SC. Αυτά εμφανίζονται να είναι μικρά παγωμένα αντικείμενα όμοια με τον Πλούτωνα και Τρίτων (μικρότερα όμως αυτών). Υπάρχουν περισσότερα από 300 γνωστά αντικείμενα κοντά στον Ποσειδώνα.

Είναι υπολογισμένο πως υπάρχουν τουλάχιστον 35.000 αντικείμενα της Ζώνης Kuiper με διάμετρο μεγαλύτερη από 100 km, που είναι αρκετές εκατοντάδες φορές περισσότερα από τον αριθμό, και τη μάζα, των όμοιων σε μέγεθος αντικειμένων από την κύρια Ζώνη των Αστεροειδών.

Μερικοί αστρονόμοι πιστεύουν ότι ο Τρίτων, ο Πλούτων και το φεγγάρι του ο Χάροντας, είναι τα μεγαλύτερα αντικείμενα της Ζώνης Kuiper. (Αλλά ακόμη και αν αυτό είναι αλήθεια, δεν αλλάζει την επίσημη αναγνώριση του Πλούτωνα σαν έναν "πλανήτη" για ιστορικούς λόγους).

Συμπερασματικά θα λέγαμε πως Ζώνη Kuiper μπορεί να θεωρηθεί τόσο ως μια δεύτερη ζώνη αστεροειδών εκτός της κύριας Ζώνης των Αστεροειδών (μεταξύ Άρη και Δία), όσο και μια δεύτερη ζώνη δεξαμενή κομητών μετά το Νέφος του Oort. Ο αριθμός δε των αντικειμένων της Ζώνης Kuiper είναι μικρότερος του Νέφους του Oort.

Αλλά υπάρχουν κι άλλες ερωτήσεις για τα μακρινά αυτά αντικείμενα. Από προήλθαν; 
Η απάντηση είναι ότι προέρχονται από τα πρωτόγονα υπολείμματα του Νεφελώματος από το οποίο φτιάχθηκε ολόκληρο το Ηλιακό μας Σύστημα. Η σύνθεση τους και ο τόπος κατανομής τους περιέχουν σπουδαίες πληροφορίες για την δημιουργία των μοντέλων της αρχικής εξέλιξης του ηλιακού μας συστήματος. 

Έτσι σήμερα οι αστρονόμοι πιστεύουν πως μετά τη δημιουργία του Ηλιακού μας συστήματος, επέμειναν τεράστιες ποσότητες ύλης που σχημάτισαν δισεκατομμύρια μικρά αντικείμενα, που επηρεάζονται λόγω της μικρής μάζας τους από τους σχηματισμένους πλανήτες. Τα βαρυτικά πεδία των μεγάλων πλανητών (Δίας-Κρόνος-Ουρανός-Ποσειδώνας) εκκένωσαν, με την πάροδο του χρόνου, τον γύρω τους χώρο, όπου μπορούσαν να αναπτυχθούν συσσωματώματα με παγωμένα πτητικά υλικά (κομητικοί πυρήνες). Τους πυρήνες αυτούς εκτόξευσαν με μεγάλες ταχύτητες σε τεράστιες τροχιές: στο Νέφος του Oort.