В астрономии облако Хиллса ( также называемое внутренним облаком Оорта [1] и внутренним облаком [2] ) представляет собой теоретически обширный околозвездный диск , расположенный внутри облака Оорта , внешняя граница которого будет располагаться на расстоянии от 20 000 до 30 000 астрономических единиц ( AU) от Солнца , и чья внутренняя граница, менее четко выраженная, гипотетически расположена на250–1500 а.е. , [ необходима ссылка ] далеко за пределами орбит планет и объектов пояса Койпера , но расстояния могут быть намного больше. Если оно существует, то в облаке Хиллса содержится примерно в 5 раз больше комет , чем в облаке Оорта. [3]
Необходимость гипотезы облака Хиллса тесно связана с динамикой облака Оорта: кометы облака Оорта постоянно возмущаются в своей среде. Незначительная часть покидает Солнечную систему или попадает во внутреннюю систему, где они испаряются, падают на Солнце или сталкиваются с планетами-гигантами или выбрасываются ими . Следовательно, облако Оорта уже давно должно было истощиться, но оно еще хорошо снабжено кометами.
Гипотеза облака Хиллз рассматривает существование облака Оорта, постулируя наличие густонаселенной внутренней области Оорта - «облака Холмов». Объекты, выброшенные из облака Хиллс, скорее всего, окажутся в классической области облака Оорта, сохраняя облако Оорта. [4] Вполне вероятно, что в облаке Хиллс находится самая большая концентрация комет во всей Солнечной системе.
Существование облака Хиллз вполне вероятно, поскольку там уже найдено множество тел. Оно должно быть плотнее облака Оорта. [5] [6] Гравитационное взаимодействие с ближайшими звездами и приливные эффекты галактики привели к тому, что кометы в облаке Оорта вращаются по круговым орбитам, чего не может быть в случае с кометами в облаке Хиллса. Общая масса облака Хиллз неизвестна; некоторые ученые полагают, что оно будет во много раз массивнее внешнего облака Оорта.
Между 1932 и 1981 годами астрономы считали, что облако Оорта, предложенное Эрнстом Эпиком и Яном Оортом , и пояс Койпера были единственными запасами комет в Солнечной системе.
В 1932 году эстонский астроном Эрнст Эпик выдвинул гипотезу, что кометы находятся в облаке, вращающемся вокруг внешней границы Солнечной системы. [7] В 1950 году эта идея была независимо возрождена голландским астрономом Яном Оортом, чтобы объяснить очевидное противоречие: кометы разрушаются после нескольких проходов через внутреннюю Солнечную систему, поэтому, если бы они существовали в течение нескольких миллиардов лет (с начала Солнечной системы), System), больше ничего сейчас не наблюдалось. [8]
Оорт выбрал для своего исследования 46 комет, которые лучше всего наблюдались между 1850 и 1952 годами. Распределение обратной величины больших полуосей показало максимальную частоту, что позволило предположить существование резервуара комет между 40 000 и 150 000 а.е. (0,6 и 2,4 световых лет). ) прочь. Этот резервуар, расположенный на границах сферы влияния Солнца (астродинамика) , будет подвержен звездным возмущениям, которые, вероятно, будут выталкивать облачные кометы наружу или толкать их внутрь.
В 1980-х годах астрономы поняли, что главное облако может иметь внутреннюю часть, которая начинается на расстоянии около 3000 а.е. от Солнца и продолжается до классического облака на расстоянии 20 000 а.е. По большинству оценок, население облака Хиллз составляет около 20 триллионов человек (примерно в пять-десять раз больше, чем население внешнего облака), хотя это число может быть в десять раз больше. [9]
Основная модель «внутреннего облака» была предложена в 1981 году астрономом Джеком Г. Хиллсом из Лос-Аламосской лаборатории, который и дал название региону. Он подсчитал, что прохождение звезды вблизи Солнечной системы могло спровоцировать «кометный дождь», тем самым вызвав вымирание на Земле.
Его исследования показали, что орбиты большинства облачных комет имеют большую полуось в 10 000 а.е., что намного ближе к Солнцу, чем предполагаемое расстояние до облака Оорта. [5] Более того, влияние окружающих звезд и галактического прилива должно было отправить кометы облака Оорта либо ближе к Солнцу, либо за пределы Солнечной системы. Чтобы объяснить эти проблемы, Хиллс предположил наличие внутреннего облака, в котором будет в десятки или сотни раз больше ядер кометы, чем во внешнем гало. [5] Таким образом, это могло бы стать возможным источником новых комет для пополнения разреженного внешнего облака.
В последующие годы другие астрономы искали облако Хиллса и изучали долгопериодические кометы . Так было с Сидни ван ден Бергом и Марком Э. Бэйли, каждый из которых предложил структуру облака Хиллз в 1982 и 1983 годах соответственно. [10] В 1986 году Бэйли заявил, что большинство комет в Солнечной системе расположены не в области облака Оорта, а ближе и во внутреннем облаке, с орбитой с большой полуосью 5000 а.е. [10] Исследование было дополнительно расширено исследованиями Виктора Клуба и Билла Нэпьера (1987), а также Р.Б. Стозерса (1988). [10]
Однако большой интерес к облаку Хиллса появился в 1991 году [11] , когда ученые возобновили теорию Хиллса. [а]
Кометы облака Оорта постоянно беспокоят свое окружение и удаленные объекты. Значительное их количество либо покидает Солнечную систему, либо приближается к Солнцу. Таким образом, облако Оорта должно было давно распасться, но оно до сих пор остается нетронутым. Предложение об облаках Хиллса могло бы дать объяснение; Дж. Хиллс и другие ученые предполагают, что это могло бы пополнить кометы во внешнем облаке Оорта. [12]
Также вероятно, что облако Хиллс является крупнейшей концентрацией комет в Солнечной системе. [10] Облако Хиллс должно быть намного плотнее внешнего облака Оорта: если оно существует, то его размер составляет от 5000 до 20 000 а.е. Напротив, размер облака Оорта составляет от 20 000 до 50 000 а.е. (от 0,3 до 0,8 светового дня). [13]
Масса облака Хиллс неизвестна. Некоторые ученые полагают, что оно может быть в пять раз массивнее облака Оорта. [3] Марк Э. Бэйли оценивает массу облака Хиллс в 13,8 массы Земли , если большинство тел расположены на расстоянии 10 000 а.е. [10]
Если анализы комет репрезентативны в целом, подавляющее большинство облачных объектов Хиллса состоит из различных льдов, таких как вода, метан, этан, окись углерода и цианистый водород. [14] Однако открытие объекта 1996 PW , астероида на типичной орбите долгопериодической кометы, позволяет предположить, что облако также может содержать каменистые объекты. [15]
Анализ углерода и изотопные соотношения азота сначала в кометах семейств облака Оорта, а затем в теле области Юпитера показывают небольшую разницу между ними, несмотря на их явно удаленные районы. Это предполагает, что оба происходят из протопланетного диска . [16] Этот вывод также подтверждается исследованиями размеров кометных облаков и недавним исследованием воздействия кометы Темпель 1 . [17]
Многие учёные полагают, что облако Хиллс образовалось в результате близкого (800 а.е.) столкновения Солнца и другой звезды в течение первых 800 миллионов лет существования Солнечной системы , что могло бы объяснить эксцентричную орбиту 90377 Седны , которой не должно быть там, где она находится. , не находясь ни под влиянием Юпитера , ни Нептуна , ни приливных эффектов. [18] Тогда вполне возможно, что облако Хиллз будет «моложе», чем облако Оорта . Однако только Седна и два других седноида ( 2012 VP 113 и 541132 Leleākūhonua ) имеют эти нарушения; для 2000 OO 67 и 2006 SQ 372 в этой теории нет необходимости, поскольку обе орбиты вращаются близко к газовым гигантам Солнечной системы .
Тела в облаке Хиллс состоят в основном из водяного льда, метана и аммиака. Астрономы подозревают, что многие долгопериодические кометы происходят из облака Хиллс, например, комета Хьякутаке .
В своей статье, объявляющей об открытии Седны, Майк Браун и его коллеги утверждали, что они наблюдали первый объект из облака Оорта. Они заметили, что, в отличие от рассеянных дисковых объектов, таких как Эрида, перигелий Седны (76 а.е.) был слишком удален, чтобы гравитационное влияние Нептуна могло сыграть роль в ее эволюции. [19] Авторы рассматривали Седну как «внутренний объект облака Оорта», расположенный вдоль эклиптики и расположенный между поясом Койпера и более сферической частью облака Оорта. [20] [21] Однако Седна находится гораздо ближе к Солнцу, чем ожидалось для объектов в облаке Хиллз, и ее наклон близок к наклонению планет и пояса Койпера.
Значительная загадка окружает звезду 2008 KV 42 с ее ретроградной орбитой, из-за которой она может происходить из облака Хиллз или, возможно, из облака Оорта. [22] То же самое касается дамоклоидов , происхождение которых сомнительно, таких как тезка этой категории, 5335 Damocles .
Астрономы подозревают, что несколько комет происходят из того же региона, что и облако Хиллс; в частности, они сосредоточены на тех, у кого афелия превышает 1000 а.е. (которые, таким образом, происходят из более дальнего региона, чем пояс Койпера), но менее 10 000 а.е. (в противном случае они были бы слишком близки к внешнему облаку Оорта).
Некоторые известные кометы достигают больших расстояний и являются кандидатами на роль облачных объектов Хиллс. Например, комета Лавджоя , открытая 15 марта 2007 года австралийским астрономом Терри Лавджоем , имела расстояние до афелия около 1800 а.е. Комета Хякутаке, открытая в 1996 году астрономом-любителем Юдзи Хякутаке , имеет афелий, удаляющийся от Земли, размером 3500 а.е. Комета Макнота , открытая 7 августа 2006 года в Австралии Робертом Х. Макнотом , стала одной из самых ярких комет последних десятилетий с афелием 4100 а.е. Комета Махгольца , открытая 27 августа 2004 года астрономом-любителем Дональдом Махгольцем , произошла с расстояния около 5000 а.е.
Седна — карликовая планета , открытая Майклом Э. Брауном , Чадом Трухильо и Дэвидом Л. Рабиновицем 14 ноября 2003 года. Спектроскопические измерения показывают, что состав ее поверхности аналогичен составу поверхности других транснептуновых объектов : она в основном состоит из смеси водяные льды, метан и азот с толинами . Его поверхность — одна из самых красных в Солнечной системе.
В зависимости от используемого определения это может быть первое обнаружение объекта, происходящего из облака Хиллз. Площадь облака Хиллз определяется как любые объекты с орбитами размером от 1500 до 10 000 а.е. [ нужна цитата ]
Однако Седна находится намного ближе, чем предполагаемое расстояние до облака Хиллз. Планетоид, обнаруженный на расстоянии около 13 миллиардов километров (87 а.е.) от Солнца, движется по эллиптической орбите продолжительностью 11 400 лет с точкой перигелия всего в 76 а.е. от Солнца во время его самого близкого сближения (следующее произойдет в 2076 году). , и в самой дальней точке достигает 936 а.е.
Однако Седна не считается объектом пояса Койпера, поскольку ее орбита не приводит ее в область пояса Койпера на расстоянии 50 а.е. Седна является « отдельным объектом » и поэтому не находится в резонансе с Нептуном.
Транснептуновский объект 2012 VP 113 был объявлен 26 марта 2014 года и имеет орбиту, аналогичную Седне, с точкой перигелия, значительно отстоящей от Нептуна. Ее орбита находится на расстоянии от 80 до 400 а.е. от Солнца.
СМИ, связанные с облаком Hills, на Викискладе?