一個微型銀河系。

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奧爾特云及其“旋臂”。藍線是銀河平面,紅線是黃道平面。Nesvorny等

奧爾特云(The Oort cloud)位于太陽系的邊緣處,是由大量小型冰凍天體構(gòu)成的一個殼狀結(jié)構(gòu)。長久以來科學(xué)家對于奧爾特云的真實形態(tài)一無所知,而最新的研究結(jié)果表明,奧爾特云可能擁有一對旋臂,像一個迷你銀河系。

組成奧爾特云的物質(zhì)大部分是太陽系巨行星形成后殘留下的碎片,其中一些碎片還比較大。隨著木星、土星、海王星和天王星開始環(huán)繞太陽運行,原行星盤中的剩余物質(zhì)由于受到引力的擾動而被“踢”到了冥王星軌道以外,也就是今天它們所在的位置。

奧爾特云的內(nèi)緣位于距離太陽約2000至500天文單位的地方,外緣位于距離太陽約10000至100000天文單位的地方。

1天文單位約等于1.5億千米,相當(dāng)于地球和太陽之間的平均距離。因此假如視奧爾特云的外緣為太陽系的邊界,那么以NASA旅行者1號當(dāng)前每日160萬千米的飛行速度,它也要再過大約300年才能進入奧爾特云,并再過大約30萬年才能離開奧爾特云并最終離開太陽系。

因其極為遙遠,我們即使用最強大的望遠鏡,也無法直接拍到又小又暗且運動速度又極慢的奧爾特云天體??茖W(xué)家對它們的了解,大多來自那些能夠因為受到引力擾動而離開奧爾特云進入內(nèi)太陽系的長周期彗星。

為了更好地了解奧爾特云的形態(tài),NASA的科學(xué)家根據(jù)彗星軌道信息和太陽系內(nèi)外引力數(shù)據(jù),構(gòu)建了一個奧爾特云的結(jié)構(gòu)模型。

決定奧爾特云形態(tài)的一個關(guān)鍵因素是所謂的“銀河潮汐”。“銀河潮汐”是由恒星、黑洞和銀心引力共同作用形成的一種拖拽效應(yīng),對奧爾特云天體有重要影響,但是對于那些距離太陽較近的天體來說,則會被太陽的引力效應(yīng)所掩蓋。

科學(xué)家動用NASA的“昴星團”超級計算機運行了這個模型,結(jié)果發(fā)現(xiàn)內(nèi)奧爾特云的結(jié)構(gòu)看起來竟然與長著旋臂的銀河系非常像。

所謂內(nèi)奧爾特云,指的是距離太陽1000至10000天文單位的奧爾特云,這一部分的奧爾特云密度最高。模型運行結(jié)果顯示,從內(nèi)奧爾特云的一條“旋臂”頂端到另一條“旋臂”頂端的長度約為15000天文單位。

目前這一發(fā)現(xiàn)僅限于數(shù)據(jù)模擬,要確認奧爾特云真實存在這一結(jié)構(gòu)還需要大量的觀測驗證,比如要直接追蹤奧爾特云中的天體,或?qū)⑺鼈兊姆瓷涔鈴男呛V凶R別出來。而就目前的技術(shù)能力來說,這幾乎是不可能的。

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旅行者1號在奧爾特云中穿行的想像圖。

參考
A Spiral Structure in the Inner Oort Cloud
https://arxiv.org/abs/2502.11252