Stjernerne udveksler måske materiale

Fem rumsonder er på vej ud af Solsystemet, og i 2014 fortalte NASA endda, at Voyager 1 allerede havde forladt vort Solsystem.

Men selvom det gav gode overskrifter, så var var det ikke hele sandheden.

Hvad Voyagers målinger viste var, at rumsonden nu var ved at forlade det område, hvor Solens magnetfelt og solvinden dominerer.

Det er bare én måde at definere Solsystemets grænse – de fleste vil nok mene, at grænsen må være, hvor de yderste kloder, som kredser om Solen, befinder sig.

Og bruger man den definition, så har selv de hurtigste af vore rumsonder mange tusinde års rejse foran sig, før de forlader Solsystemet.

Ingen har set Oort-skyen

Vi har jo netop fejret New Horizons forbiflyvning af Pluto og i den forbindelse fået fortalt, at Pluto blot er en af de største kloder i det såkaldte Kuiperbælte, der består af tusinder af store og små iskloder uden for Neptuns bane, mellem 30 og 50 'astronomiske enheder' (AE) fra Solen.

Her bruger vi den astronomiske enhed AE, hvor 1 AE er defineret som Jordens afstand til Solen. For tiden har Pluto en afstand på omkring 33 AE fra Solen.

Men Solsystemet hører ikke op med Kuiperbæltet. Hele vort Solsystem er nemlig omgivet af en enorm sky af måske over en billion små iskloder.

Skyen har navnet Oort-skyen (se fakta-boks) efter den hollandske astronom Jan Oort, der i 1950 fremsatte teorien om en enorm sky af små iskloder fjernt fra Solen for at løse et astronomisk paradoks.

Der er aldrig nogen, der har set Oort-skyen, og der vil nok gå meget lang tid, før vi får det første billede af en isklode fra skyen. Men selv om Oort-skyen tilhører, hvad man kun kan kalde den usynlige del af Solsystemet, så er astronomerne ikke i tvivl om, at den eksisterer.

Der er mange millioner kilometer imellem kloderne

Vi kender ikke udstrækningen af Oort-skyen, men det menes, at den befinder sig mellem 3.000 AE og måske helt op til 50.000 AE fra Solen. Det betyder, at selv om New Horizons er verdens hurtigste rumsonde, skal den rejse i 1.000 år for at nå bare den inderste del af skyen.

Derefter vil det tage New Horizons og de andre dybrumsonder 10.000 år eller mere at passere gennem Oort-skyen, og først når det er sket, kan man for alvor sige, at de har forladt Solsystemet.

Men rejsen gennem Oort-skyen bliver en ensom affære. Selv med en billion små iskloder vil der i gennemsnit være mange millioner kilometer mellem kloderne.

Det vil være yderst usandsynligt, at en rumsonde kommer inden for en afstand af bare en million kilometer fra en isklode, og da de fleste ret sikkert er ganske små med en udstrækning på kun et par kilometer, vil de være umulige at se fra en rumsonde.

I virkeligheden er det vanskeligt at sige, hvornår en rumsonde forlader Oort-skyen – især fordi skyen nok ikke har en veldefineret grænse. Men det problem kan vi så overlade til vore meget fjerne efterkommere, som til den tid sikkert har glemt alt om vore første rumsonder.

Kometer førte Jan Oort på sporet

Der er naturligvis en grund til, at Jan Oorts teori om en sky af små iskloder stadig lever i bedste velgående, 76 år efter den blev fremsat i 1950.

Det problem, Jan Oort (1900- 1992) søgte at løse, var gåden om kometerne. Der kommer hele tiden nye kometer ind mod de indre dele af vort Solsystem, men det er ganske mærkeligt, da vort Solsystem nu er 4,6 milliarder år gammelt.

Kometer stammer fra små iskloder, og de danner kun haler, når iskloden kommer så tæt på Solen, at isen begynder at fordampe.

Men når det sker, har kometen normalt allerede fået problemer. Den ofte mange millioner kilometer lange hale betyder jo, at iskloden hele tiden taber enorme mængder af både is og det støv, der ligger på overfladen.

Dertil kommer, at iskloden nu også er så tæt på Solen, at den let kan blive påvirket af tyngdekraften fra de store planeter Jupiter og Saturn.

Resultatet kan blive, at kometen enten slynges helt ind i Solen eller helt ud af Solsystemet.

Kometerne kom fra alle retninger

I alle tilfælde må antallet af kometer hele tiden blive mindre, så paradokset for Jan Oort var, at vi stadig ser nye kometer på himlen.

I gennemsnit opdages der nemlig en ny langperiodisk komet om måneden. Så Oort begyndte hurtigt at se på banerne for de kometer, som har meget lange omløbstider om Solen, fra 200 år og op til mange tusinde år. To ting kom nu frem:

• Disse såkaldte langperiodiske kometer kommer fra alle retninger på himlen, og holder sig altså ikke til ekliptikas plan, hvor de 8 store planeter kredser.
• Desuden var der mange langperiodiske kometer med en største afstand fra Solen på omkring 20.000 AE altså langt uden for det dengang kendte Solsystem.

Sagt på en anden måde så svarer 20.000 AE til den vej, lyset tilbagelægger på godt fire måneder, mod de 5-6 timer, lyset er om at nå fra Solen og ud til Pluto.

Oort-skyen har form som en kugleskal

Nu kunne Jan Oort så fremsætte sin teori. Den gik ud på, at de langperiodiske kometer stammer fra en enorm sky af små iskloder meget langt fra Solen.

Skyen har nærmest form som en kugleskal og er altså ikke en skive i ekliptikas plan. Kun på den måde kunne Jan Oort forklare, at kometerne kommer fra alle retninger og ikke holder sig til ekliptika.

Denne sfæriske form stammer så helt tilbage fra Solens dannelse for fem milliarder år siden, før planetskiven omkring den unge sol ved rotation blev fladet ud og bredte sig i ekliptikas plan.

Nabostjerner sender iskloder mod Solen

Nu skulle man tro, at en lille isklode ude i en så fjern sky nok ville blive, hvor den var, men også det kunne Oort forklare. Naturligvis kommer langt de fleste af de små kloder aldrig i nærheden af Solen, men herude er Solens tyngdekraft svag.

Solen kommer med lange mellemrum tæt på en nabostjerne, og den kan med sin tyngdekraft sende nogle af de små iskloder ind mod Solen, hvor vi så ser dem som langperiodiske kometer. Det er ikke nogen særlig effektiv proces, men nok til at vi stadig får nye kometer ind i det indre Solsystem.

Ud fra modeller for Oort-skyen kan man så skønne, at det vil kræve et sted mellem 1 og 5 billioner små iskloder at give det antal kometer, vi ser dukke op på himlen hvert år. Det giver en gennemsnitsafstand på 10 millioner kilometer mellem iskloderne.

Trods det store antal iskloder er den samlede masse næppe mere end 5-10 gange Jordens masse. De allerfleste iskloder i skyen menes nemlig at være meget små, 1-10 kilometer i diameter.

Jan Oorts teori er simpelthen den eneste teori, der kan forklare de kometer, vi med mellemrum ser dukke op på himlen, og i dag regner man Oortskyen som Solsystemets yderste forpost.

Måske er der to Oort-skyer

I 2013 opdagede den tyske astronom Scholz en lille rød stjerne, der for bare 70.000 år siden passerede Solen i en afstand på kun 0,8 lysår.

Stjernen befinder sig nu omkring 20 lysår fra Solen, men beregninger viser, at den for 70.000 år siden var så tæt på Oortskyen, at den må have påvirket banerne for de små iskloder, som var nærmest stjernen.

Statistisk vil nogle få iskloder så have fået kurs ind mod Solen, men vi skal nu ikke vente at se dem som kometer på himlen før om 1-2 millioner år.

Teorien om Oort-skyen er naturligvis blevet udbygget, siden den blev fremsat i 1950. I dag mener man, at der ikke er én, men to skyer. En indre sky mellem 3.000 og 20.000 AE fra Solen kaldet Hills-skyen efter astronomen Jack Hills, der først foreslog den i 1981.

Ifølge denne teori stammer de fleste kometer fra denne indre og forholdsvis skiveformede sky og ikke fra den ydre Oort sky.

Uden for Hills skyen har vi så selve den kugleformede Oort sky mellem 20.000 og måske 50.000 AE fra Solen.

Oort-skyen kan stamme fra andre stjerner

I de senere år er man begyndt at overveje, hvor meget af Oort-skyen, der i virkeligheden stammer fra vort eget Solsystem.

Den klassiske teori går ud på, at skyen er dannet af små kloder, som er slynget bort fra det indre Solsystem af tyngdekraften fra især de store planeter Jupiter og Saturn.

Men spørgsmålet er, om denne proces har været effektiv nok til at danne en sky med fem billioner små kloder.

Forskere fra Southwest Research Institute i USA fremsatte derfor i 2010 den teori, at hovedparten – måske op til 90 procent - af materialet i Oort-skyen i virkeligheden stammer fra andre stjerner.

Stjernerne udveksler måske materiale

Solen er sandsynligvis dannet sammen med tusinder af andre stjerner, og i den første tid har disse stjerner befundet sig tæt på hinanden.

De fleste har været omgivet af de enorme skiver af gas og støv, der senere er blevet til solsystemer.

Men der har været rig lejlighed til at udveksle materiale, så det er fuldt ud muligt, at en stor del af de kometer, vi ser, i virkeligheden stammer fra andre solsystemer.

Så i stedet for skarpe grænser mellem solsystemerne kan vi forestille os, at de fleste stjerner er omgivet af enorme Oort-skyer, hvis ydergrænser ikke er langt fra hinanden, og der i virkeligheden hele tiden sker en vis udveksling af materiale fra den ene sky til den anden.

Det er kun en teori, men det er da en interessant tanke, om stjernerne takket være deres Oort-skyer måske ikke er helt isolerede fra hinanden.

Og hvis det er tilfældet, så kan vi i princippet udforske andre solsystemer uden helt at forlade vort eget Solsystem.