Книга: Математика космоса [Как современная наука расшифровывает Вселенную]

* * *

Откуда прилетают кометы?

Долгопериодические кометы не могут бесконечно болтаться на своих нынешних орбитах. Проходя сквозь Солнечную систему, они всегда рискуют испытать столкновение или тесное сближение, которое забросит их далеко в пространство — туда, откуда не возвращаются. Возможно, вероятность столкновения и невелика, но за миллионы оборотов шансы на то, что избежать подобных катастроф не удастся, накапливаются. Более того, кометы деградируют, теряя часть массы всякий раз, когда они огибают Солнце, и выбрасывают в пространство струи сублимированного льда. А стоит комете пробыть у Солнца чуть дольше, и она попросту растает.

В 1932 году Эрнст Эпик предложил выход: где-то далеко, в окраинных областях Солнечной системы, должен существовать громадный резервуар ледяных планетезималей, из которого запас комет постоянно пополняется. Ян Оорт независимо высказал ту же идею в 1950 году. Время от времени одно из этих ледяных тел срывается с места — возможно, в результате сближения с другим телом или просто из-за хаотических гравитационных пертурбаций. После этого тело меняет орбиту и проваливается внутрь системы по направлению к Солнцу, нагревается и приобретает характерный вид хвостатой запятой. Оорт исследовал этот механизм в мельчайших математических деталях, и теперь в его честь мы называем этот источник облаком Оорта. (Как уже объяснялось ранее, название не следует принимать буквально. Это очень разреженное облако.)

Считается, что облако Оорта занимает обширную область вокруг Солнца на расстояниях между приблизительно 5000 а.е. и 50 000 а.е. (от 0,08 до 0,79 световых года). Внутренняя его часть, до 20 000 а.е., представляет собой тор, ориентированный примерно вдоль эклиптики; внешнее гало — это сферическая оболочка. Во внешнем гало обитают триллионы тел от километра и больше в поперечнике; внутреннее облако содержит их в сотню раз больше. Полная масса облака Оорта примерно в пять раз превышает массу Земли. Эту структуру пока никто не наблюдал: ее существование выведено из теоретических расчетов.

Моделирование и другие данные позволяют предположить, что облако Оорта возникло в тот период, когда местный протопланетный диск начал коллапсировать в Солнечную систему. Мы уже обсуждали данные, свидетельствующие о том, что возникшие тогда планетезимали первоначально располагались ближе к Солнцу, и лишь затем влияние планет-гигантов выбросило их во внешние области системы. Облако Оорта могло остаться со времен ранней Солнечной системы, сформировавшись из тех остатков, которые никуда не попали. Или, в альтернативном варианте, оно могло возникнуть в результате конкуренции Солнца и близлежащих звезд, пытавшихся притянуть к себе вещество, которое всегда находилось очень далеко от них, вблизи границ, где тяготение двух звезд уравновешивается. Или, как предположили в 2010 году Гарольд Левисон с сотрудниками, Солнце утащило «плохо летавшие» обломки из протопланетных дисков скопления, включавшего 200 или около того близлежащих звезд.

Если верна теория выталкивания, первоначальные орбиты тел облака Оорта представляли собой очень вытянутые, тонкие эллипсы. Однако, поскольку тела эти в основном и сейчас остаются в облаке, их орбиты должны были стать гораздо более округлыми, почти круговыми. Считается, что причиной скругления орбит было взаимодействие с соседними звездами и галактические приливные силы — суммарное гравитационное действие Галактики.