ทำไมเราไม่สามารถสังเกตเมฆ Oort ด้วยกล้องโทรทรรศน์ได้

18

เมฆออร์ตเป็นโครงสร้างสมมุติตามการสังเกตของเราจากดาวหางระยะยาว ขณะนี้มีข้อเสนอในการออกแบบโพรบเพื่อยืนยันการมีอยู่ของคลาวด์ Oort

เมฆออร์ต

ตอนนี้การส่งโพรบจะมีประโยชน์อื่น แต่ทำไมเราไม่สามารถสังเกตเมฆ Oort ด้วยกล้องโทรทรรศน์ได้

observational-astronomy oort-cloud

— เรียกว่า 2 การเดินทาง
แหล่งที่มา

ฉันคิดว่าการสอบสวนออร์ตในชีวิตของเรานั้นไม่สมจริงและไม่มีเหตุผลจริงๆ! คลาวด์ Oort เริ่มต้นที่ประมาณ 2,000 AU มันต้องใช้เวลาหลายชั่วอายุที่จะมาถึงที่นั่นด้วยเทคโนโลยีการขับเคลื่อนที่คาดการณ์ได้ แม้ว่าจะเปิดตัวในวันนี้มันอาจถูกค้นพบโดยโพรบที่เหนือกว่าในอีก 50 ปีต่อมา และนอกจากนี้จะไปที่ไหนถ้าไม่เคยมีการสำรวจด้วยกล้องโทรทรรศน์มาก่อน? คลาวด์ Oort เป็นพื้นที่ว่างเปล่ามาก ฉันต้องการที่จะเห็นหนึ่งในข้อเสนอเหล่านี้สำหรับโพรบ Oort เพราะฉันไม่เข้าใจว่าแนวคิดนี้จะทำงานได้อย่างไร

— LocalFluff

6

"แม้ว่าจะเปิดตัวในวันนี้มันอาจถูกค้นพบโดยโพรบที่เหนือกว่าในอีก 50 ปีต่อมา" สิ่งนี้จะเป็นจริงเสมอและเป็นข้อโต้แย้งในการไม่ทำอะไรเลยตลอดไป

— Marc

@ Marc นี่ไม่เป็นความจริงเลยถ้าเราใช้รูปแบบของการขับเคลื่อนที่จะไปถึงภายใน 50 ปี

— gerrit

แรงขับรูปแบบนี้จะมาที่ใดหากเราไม่เคยก้าวแรกของการสร้างสิ่งที่ดีที่สุดที่เราสามารถทำได้ในวันนี้และใช้มัน หากเราไม่เคยใช้ความพยายามอย่างจริงจังเราจะรอทางออกที่สมบูรณ์แบบอยู่เสมอ

— Marc

12

ความละเอียดเชิงมุมของกล้องโทรทรรศน์นั้นไม่มีผลกระทบโดยตรงต่อความสามารถของเราในการตรวจจับวัตถุเมฆออร์ตเกินกว่าความละเอียดเชิงมุมที่มีผลต่อความลึกซึ่งเราสามารถตรวจจับแสงจากวัตถุที่จาง ๆ ได้ กล้องทุกตัวสามารถตรวจจับดาวได้แม้ว่าแผ่นตามจริงนั้นไกลเกินความละเอียดเชิงมุมของกล้องโทรทรรศน์

การตรวจจับวัตถุเมฆออร์ตเป็นเพียงคำถามของการตรวจจับแสงสะท้อน (ไม่ได้รับการแก้ไข) ในแบบเดียวกับที่ตรวจพบดาวที่จาง ๆ (ไม่แน่นอน) การยืนยันลักษณะของเมฆออร์ตของวัตถุนั้นจะมาจากการสังเกตเป็นระยะในช่วงเวลาหนึ่งปีหรือมากกว่านั้นและรับพารัลแลกซ์ที่มีขนาดใหญ่มาก (วินาที) $>2$

คำถามมีจำนวนเท่าใดคุณต้องไปลึกแค่ไหน? เราสามารถทำได้สองวิธี (i) ด้านหลังของการคำนวณซองจดหมายโดยสมมติว่าวัตถุสะท้อนแสงจากดวงอาทิตย์ด้วยอัลเบโด้บางส่วน (ii) ปรับความสว่างของดาวหางเมื่ออยู่ห่างจากดวงอาทิตย์

(i) ความสว่างของดวงอาทิตย์เป็นW ให้ระยะทางไปยังเมฆออร์ตเป็นและรัศมีของ (สันนิษฐานว่าทรงกลม) ออร์ตวัตถุเป็นRแสงจากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นดวงอาทิตย์บนวัตถุเป็น 2 ถ้าเราสมมติว่าเศษส่วนของนี้สะท้อนอย่างสม่ำเสมอในมุมแข็งจุดหลังนี้คือการประมาณแสงจะไม่สะท้อนให้เห็นแบบ isotropically แต่มันจะเป็นตัวแทนของค่าเฉลี่ยในทุกมุมมอง $L=3.83\times10^{26}\ W$ $D$ $R$ $\pi R^2 L/4\pi D^2$ $f$ $2\pi$

การประมาณการที่ดีเช่น au เราสามารถสรุปได้ว่าระยะห่างจากวัตถุที่ออร์ตไปยังโลกยังเป็นDดังนั้นการไหลของแสงที่ได้รับจากโลกคือ $D \gg 1$ $D$

F_{E} = f \frac{π R^{2} L}{4 π D^{2}} \frac{1}{2 π D^{2}} = f \frac{R^{2} L}{8 π D^{4}}

$F_{E} = f \frac{\pi R^2 L}{4\pi D^2}\frac{1}{2\pi D^2} = f \frac{R^2 L}{8\pi D^4}$

ใส่ตัวเลขลงไปให้ km แล้วให้ au วัสดุดาวหางมีอัลเบโด้ต่ำมาก แต่ขอให้เป็นคนใจกว้างและถือว่าf $R=10$ $D= 10,000$ $f=0.1$

F_{E} = 3 \times 10^{- 29} (\frac{f}{0.1}) {(\frac{R}{10 k m})}^{2} {(\frac{D}{10^{4} a u})}^{- 4} W m^{- 2}

$F_E = 3\times10^{-29}\left(\frac{f}{0.1}\right) \left(\frac{R}{10\ km}\right)^2 \left(\frac{D}{10^4 au}\right)^{-4}\ Wm^{-2}$

ในการแปลงให้เป็นขนาดให้ถือว่าแสงที่สะท้อนนั้นมีสเปกตรัมเหมือนกับแสงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์มีขนาดภาพที่ชัดเจนของ -26.74 สอดคล้องกับฟลักซ์ที่โลก2} แปลงอัตราส่วนการไหลของความแตกต่างสำคัญเราพบว่าขนาดของวัตถุที่ชัดเจนแม่นยำออร์ตของเราคือ52.4 $1.4\times10^{3}\ Wm^{-2}$

(ii) ดาวหางของ Halley คล้ายกัน (รัศมี 10 กม., อัลเบโด้ต่ำ) กับวัตถุออร์ต fiducial ที่พิจารณาไว้ข้างต้น ดาวหางของ Halley นั้นถูกตรวจพบโดยVLT ในปี 2003ด้วยขนาด 28.2 และที่ระยะทาง 28 au จากดวงอาทิตย์ ตอนนี้เราสามารถปรับขนาดนี้ได้ แต่มันปรับขนาดเป็นระยะทางถึงพลังของสี่เพราะต้องได้รับแสงจากนั้นเราจะเห็นมันสะท้อนออกมา ดังนั้นที่ 10,000 au, Halley จะมีขนาดในข้อตกลงที่สมเหตุสมผลกับประมาณการอื่น ๆ ของฉัน (โดยบังเอิญสูตรของฉันใน (i) ด้านบนแสดงให้เห็นว่าดาวหาง ,ที่ 28 au จะมีขนาด 26.9 เนื่องจาก Halley อาจมีขนาดเล็กกว่า $28.2 - 2.5 \log (28/10^{4})= 53.7$ $f=0.1$ $R=10\ km$ $f$ นี่คือความสอดคล้องที่ยอดเยี่ยม)

การสังเกตของ Halley โดย VLT แสดงถึงจุดสุดยอดของสิ่งที่เป็นไปได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ในปัจจุบัน แม้แต่สนามลึกล้ำลึกของฮับเบิลก็มีขนาดเท่าสายตาถึง 29 เท่านั้นดังนั้นวัตถุเมฆออร์ตขนาดใหญ่ยังคงมีขนาดเกินกว่า 20 ขนาดที่ต่ำกว่าเกณฑ์การตรวจจับนี้!

วิธีที่เป็นไปได้มากที่สุดในการตรวจจับวัตถุออร์ตคือเมื่อพวกมันลึกลับดาวพื้นหลัง ความเป็นไปได้สำหรับสิ่งนี้ถูกกล่าวถึงโดยOfek & Naker 2010ในบริบทของความแม่นยำเชิงแสงที่ Kepler ให้ไว้ อัตราของการบัง (ซึ่งเป็นเหตุการณ์เดี่ยวแน่นอนและไม่สามารถทำซ้ำได้) ถูกคำนวณให้อยู่ระหว่างศูนย์ถึง 100 ในภารกิจเคปเลอร์ทั้งหมดขึ้นอยู่กับขนาดและการกระจายระยะทางของวัตถุออร์ต เท่าที่ฉันทราบไม่มีอะไรมาจากนี้ (ยัง)

— Rob Jeffries
แหล่งที่มา

11

ฉันได้พูดคุยกับนักศึกษาปริญญาเอกชาวยุโรปซึ่งวางแผนที่จะพยายามค้นหาวัตถุเมฆ Oort ในข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Gaia สิ่งนี้อาจเป็นไปได้ด้วยเหตุการณ์เล็ก ๆ น้อย ๆ ที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุ Oort เคลื่อนผ่าน (ใกล้) ดาวพื้นหลังและขยายความสัมพันธ์ของแสงดาวสักครู่

กรณีที่ดีที่สุดคือในอีกไม่กี่ปีเราจะมีแผนที่จำนวนวัตถุเมฆ Oort ที่มีประโยชน์ทางสถิติ พอที่จะอ้างว่าเราได้ "เห็น" มัน

— LocalFluff
แหล่งที่มา

0

พูดง่ายๆก็คือเพราะวัตถุที่ประกอบขึ้นเป็นเมฆออร์ต (Oort Cloud) ที่เหลือจากการก่อตัวของดวงอาทิตย์ของเรานั้นมีขนาดเล็กเกินไปและสลัวเกินไปที่เราจะตรวจจับได้ พวกเขาเป็นลมเพราะระยะทางอันกว้างใหญ่ของพวกเขาออกไป มีการดูดกลืนแสงของดวงอาทิตย์น้อยที่สุดและสะท้อนกลับน้อยลง ดังนั้นแสงเล็ก ๆ น้อย ๆ ก็สะท้อนกลับมาว่าไม่มีอะไรแม้แต่กล้องดูทันสมัยที่สุดของเรา

— pjs1987
แหล่งที่มา