形成太阳系的奥尔特云总质量有多大?

我们身处地球上,地球位于太阳系中,看戏的范围也是相当广大的,在8大行星最外围的海王星的轨道之外还有面积更为广大的柯伊伯带,在柯伊伯带的外围,太阳系还有一个“球状外壳”,这个外壳就是奥尔特云了,它的直径达到了约2光年左右,一些天文学家认为它才是太阳系真正的边缘。

还在1950年的时候,荷兰天文学家简·奥尔特经过精密计算发现,在冥王星轨道后约 30000 天文单位至1光年处,可能存在着一个巨大的球形星云,这是奥尔特云概念的首次提出。

奥尔特云是太阳系形成之后遗留下来的一些原始天体组成的,其中也有太阳系形成过程中太阳和木星等甩出去的一些天体,这些天体主要都是彗星,其总数量或在万亿个以上。如此巨大数量的天体,合起来的质量应该特别巨大了吧!但是你可能要失望了,天文学家们认为,其总质量大概在地球质量的100倍左右,但也可能比木星还大,和其天体数量不很相符。

我们常说的太阳系以及一些常见天体都存在于奥尔特星云的中心部分。如果我们把太阳系看成一个鸡蛋,那么这部分就是其中的蛋黄部分,最中心是太阳,向外是八大行星一直到柯伊伯带都可以看做蛋黄部分,柯伊伯带可以看作是蛋清,它在外面就是奥尔特星云了,可以看作是太阳系的“蛋壳”。

不过必须指出的是这个蛋壳的厚度是远远超过蛋清和蛋黄部分的,因为奥尔特星云的直径可达2光年,厚度接近光年。奥尔特云中的彗星绕太阳运行一周要在数万至数百百万年之间,少数部分会往返于太阳和奥尔特云之间,其轨道运行的时间也在数千或万年以上。

由于奥尔特云的包裹,使得太阳系就像一个巨大的圆球飞行在银河系中,观测发现如今这个“圆球”又穿梭在另外一团星云之中,这团星云就是本星际云了,它和奥尔特星云毫无关系,两者只是在前进的路途中相遇了而已,不过本星际云更为广大,它的范围大约为直径30光年,就连我们熟悉的南门二、织女星、大角星等恒星也都置身其中,计算发现太阳系是于数万年前进入这片区域的,并且还将在这片星云中航行2万年左右。


奥尔特云以荷兰天文学家扬·奥尔特的名字命名,一般认为这种假想的云环绕太阳系超过3光年。

奥尔特云界定了太阳系的边界

实际上,奥尔特云的外缘定义了太阳系的边界和太阳希尔球的界限。简而言之,太阳希尔球的极限(以美国天文学家乔治·希尔的名字命名,他定义了这个极限)可以被看作是面对更大质量物体的引力效应,太阳的引力不再占主导地位的点,或者恒星靠近太阳希尔球外缘的引力效应。

长周期彗星可能起源于奥尔特云

尽管关于奥尔特云起源的问题远未解决,天文学家们已经使用了长周期彗星的观测轨道,例如哈雷彗星作为所有长周期彗星以及“半人马”和木星家族彗星起源于奥尔特云概念的基础。然而,尽管大多数短周期彗星被认为起源于散布的圆盘(不是奥尔特云的一部分),但至少一些短周期彗星的最终起源可能是在奥尔特云的外部。

奥尔特云非常非常大

虽然奥尔特云没有被直接观测到,但它被认为像一个球形,其壁厚从离太阳约0.03-0.08光年开始,延伸到离太阳约1.58-3.16光年。考虑到这一点,离太阳最近的恒星比邻星距离我们只有4.22光年,这真的很大。

奥尔特云质量只有地球的5倍大

根据复杂的计算机模型,估计奥尔特云至少包含几万亿个直径大于1公里的物体,还有几十亿个直径约为20公里的物体,物体之间的典型距离约为几千万公里。尽管奥尔特云的总质量未知,但基于哈雷彗星(一颗疑似奥尔特云彗星)质量的计算得出,奥尔特云的天体总质量约为3×10^25千克,大约是地球质量的5倍。请注意,内奥尔特云的质量(主要结构的圆环形状部分)迄今尚未计算。

首先题目是有问题的,太阳系并非由奥尔特云形成,奥尔特云只是目前已知太阳系的最外层而已。其位置在距离太阳5万到10万个天文单位之间的范围,整体呈球状围绕着太阳运动。是由无数的碎小天体组成,部分长周期的彗星可能就是来自这个区域。整个奥尔特云的质量估算有5~100个地球质量,这个质量在太阳系中所占比例很小。

如果题目想问的是形成太阳系的原始星云总质量多大的话,就对了。但是,这个问题目前尚无结论。因为以目前的观测手段,是无法发现约50亿年前诞生太阳系的原始区域的,由于天体的运动,可能这50亿年中发生过多次变动,因此目前我们是找不到太阳的诞生地的。

一个假设是诞生太阳系的原始星云至少是一个双星系统,每颗子星的质量都在10个太阳质量左右,这样一个系统,发生爆炸后才可能生成太阳系。

另一个假设是原始星云,这个可以参考猎户座大星云等星云,因为那里目前可观测到正在形成的恒星,如果太阳系也诞生于那种环境,那么一般总质量在数十到数百个太阳质量的范围。

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