I årtier har forskere teoretiseret, at der ud over kanten af solsystemet, i en afstand på op til 50.000 AU (0,79 ly) fra solen, der ligger en massiv sky af iskaldte planetesimaler kendt som Oort-skyen. Opkaldt til ære for den hollandske astronom Jan Oort, menes denne sky at være, hvor langsigtede kometer stammer fra. Indtil videre er der ikke fremlagt nogen direkte bevis for at bekræfte Oort Cloud's eksistens.
Dette skyldes det faktum, at Oort-skyen er meget vanskelig at observere, idet den er temmelig langt fra solen og spredt over et meget stort rumområde. I en nylig undersøgelse foreslog imidlertid et team af astrofysikere fra University of Pennsylvania en radikal idé. Brug af kort over den kosmiske mikroovnbaggrund (CMB) oprettet af Planck mission og andre teleskoper, tror de, at Oort-skyer omkring andre stjerner kan opdages.
Undersøgelsen - "Probing Oort clouds on Milky Way stars with CMB survey", som for nylig blev vist online - blev ledet af Eric J Baxter, en postdoktorisk forsker fra Institut for Fysik og Astronomi ved University of Pennsylvania. Han blev sammen med Pennsylvania-professorer Cullen H. Blake og Bhuvnesh Jain (Baxter's primære mentor).
For at sammenfatte er Oort Cloud et hypotetisk område i rummet, der menes at strække sig fra mellem 2.000 og 5.000 AU (0,03 og 0,08 ly) til så langt som 50.000 AU (0,79 ly) fra Solen - skønt nogle estimater indikerer, at det kunne nå så langt som 100.000 til 200.000 AU (1,58 og 3,16 ly). Ligesom Kuiper Belt og den spredte disk er Oort Cloud et reservoir af trans-Neptuniske genstande, skønt den er over tusinder gange mere fjern fra vores Sol som disse andre to.
Det antages, at denne sky stammer fra en befolkning af små, iskolde kroppe inden for 50 AU fra solen, der var til stede, da solsystemet stadig var ung. Over tid er det teoretiseret, at orbitale forstyrrelser forårsaget af gigantplaneterne forårsagede de objekter, der havde meget stabile baner, til at danne Kuiper Belt langs det ekliptiske plan, mens de der havde mere excentriske og fjerne bane dannede Oort Cloud.
Ifølge Baxter og hans kolleger er det derfor logisk at antage, at andre stjernesystemer har deres egne Oort-skyer - som de omtaler som exo-Oort, fordi eksistensen af Oort Cloud spillede en vigtig rolle i dannelsen af solsystemet Skyer (EXOCs). Som Dr. Baxter forklarede til Space Magazine via e-mail:
”En af de foreslåede mekanismer til dannelse af Oort-skyen omkring vores sol er, at nogle af objekterne i vores protoplanetære disk i vores solsystem blev skubbet ud i meget store elliptiske baner ved interaktion med gigantplaneterne. Bane af disse objekter blev derefter påvirket af nærliggende stjerner og galaktiske tidevand, hvilket fik dem til at afvige fra bane, der var begrænset til solsystemets plan, og til at danne den nu sfæriske Oort-sky. Du kan forestille dig, at en lignende proces kunne forekomme omkring en anden stjerne med kæmpe planeter, og vi ved, at der er mange stjerner derude, der har kæmpe planeter. ”
Som Baxter og hans kolleger indikerede i deres undersøgelse, er det vanskeligt at finde EXOC'er, stort set af de samme grunde til, at der ikke er nogen direkte bevis for solsystemets egen Oort Cloud. For det første er der ikke meget materiale i skyen, med estimater, der spænder fra et par til tyve gange jordens masse. For det andet er disse objekter meget langt væk fra vores sol, hvilket betyder, at de ikke reflekterer meget lys eller har stærke termiske emissioner.
Af denne grund anbefalede Baxter og hans team at bruge kort over himlen ved millimeter- og submillimeterbølgelængderne for at søge efter tegn på Oort-skyer omkring andre stjerner. Sådanne kort findes allerede, takket være missioner som Planck teleskop, der har kortlagt den kosmiske mikrobølgeovnbaggrund (CMB). Som Baxter angav:
”I vores papir bruger vi kort over himlen ved 545 GHz og 857 GHz, der blev genereret fra observationer af Planck-satellitten. Planck var stort set kun * designet * til at kortlægge CMB; det faktum, at vi kan bruge dette teleskop til at studere exo-Oort-skyer og potentielt processer, der er forbundet med planetdannelse, er ret overraskende! ”
Dette er en temmelig revolutionerende idé, da detektion af EXOC'er ikke var en del af det tilsigtede formål med Planck mission. Ved at kortlægge CMB, som er "relikstråling", der er tilbage fra Big Bang, har astronomer forsøgt at lære mere om, hvordan universet har udviklet sig siden det tidlige univers - circa. 378.000 år efter Big Bang. Deres undersøgelse bygger dog på tidligere arbejde ledet af Alan Stern (den vigtigste efterforsker af Nye horisonter mission).
I 1991 udførte Stern sammen med John Stocke (fra University of Colorado, Boulder) og Paul Weissmann (fra NASAs Jet Propulsion Laboratory) en undersøgelse med titlen "En IRAS-søgning efter Oort-skyer uden solenergi". I denne undersøgelse foreslog de at bruge data fra den infrarøde astronomiske satellit (IRAS) med det formål at søge efter EXOC'er. Skønt denne undersøgelse fokuserede på bestemte bølgelængder og 17-stjernede systemer, var Baxter og hans team afhængige af data i titusinder af systemer og på et bredere interval af bølgelængder.
Andre nuværende og fremtidige teleskoper, som Baxter og hans team mener kan være nyttige i denne henseende inkluderer Sydpoleteleskopet, der ligger ved Amundsen – Scott Sydpolstationen i Antarktis; Atacama-kosmologieteleskopet og Simons-observatoriet i Chile; det ballonbårne store apertur-submillimeter-teleskop (BLAST) i Antarktis; Green Bank Telescope i West Virgina m.fl.
”Desuden Gaia satellit har for nylig kortlagt meget nøjagtigt positionerne og afstanden til stjerner i vores galakse, ”tilføjede Baxter. ”Dette gør det nemt at vælge mål for exo-Oort-skysøgninger. Vi brugte en kombination af Gaia og Planck data i vores analyse. ”
For at teste deres teori konstruerede Baxter og team en serie modeller til termisk emission af exo-Oort skyer. ”Disse modeller antydede, at det var muligt at registrere exo-Oort-skyer omkring stjerner i nærheden (eller i det mindste at sætte grænser for deres egenskaber) i betragtning af eksisterende teleskoper og observationer,” sagde han. ”Specielt antydede modellerne, at data fra Planck satellit kan potentielt komme tæt på at opdage en exo-Oort sky som vores egen omkring en nærliggende stjerne. ”
Derudover opdagede Baxter og hans team også et antydning af et signal omkring nogle af de stjerner, som de overvejede i deres undersøgelse - specifikt i Vega- og Formalhaut-systemerne. Ved hjælp af disse data var de i stand til at placere begrænsninger for den mulige eksistens af EXOC'er i en afstand fra 10.000 til 100.000 AU'er fra disse stjerner, som omtrent sammenfaller med afstanden mellem vores Sol og Oort-skyen.
Der vil dog være behov for yderligere undersøgelser, før eksistensen af nogen af EXOC'er kan bekræftes. Disse undersøgelser vil sandsynligvis involvere James Webb-rumteleskop, som planlægges lanceret i 2021. I mellemtiden har denne undersøgelse nogle ret betydelige konsekvenser for astronomer, og ikke kun fordi den involverer brugen af eksisterende CMB-kort til ekstra-solstudier. Som Baxter udtrykte det:
”Bare detektering af en exo-Oort-sky ville være virkelig interessant, da vi som nævnt ovenfor ikke har nogen direkte bevis for eksistensen af vores egen Oort-sky. Hvis du fik en detektion af en exo-Oort sky, kunne den i princippet give indsigt i processer, der er forbundet med planetdannelse og udviklingen af protoplanetære diske. Forestil dig for eksempel, at vi kun registrerede ekso-oort-skyer omkring stjerner, der har kæmpe planeter. Det ville give temmelig overbevisende bevis for, at dannelsen af en Oort-sky er forbundet med kæmpe planeter, som antydet af populære teorier om dannelsen af vores egen Oort-sky. ”
Efterhånden som vores viden om universet udvides, bliver forskere i stigende grad interesseret i, hvad vores solsystem har til fælles med andre stjernesystemer. Dette hjælper os til gengæld med at lære mere om dannelsen og udviklingen af vores eget system. Det giver også mulige tip til, hvordan universet ændrede sig over tid, og måske endda hvor livet kunne findes en dag.
