Nastanak kometa

Godine 1950. jedan holandski astronom, Jan Ort, postavio je hipotezu o postojanju jednog ogromnog oblaka oko Sunca koji je sačinjen od kometa. Najveća koncentracija kometa u ovom oblaku nalazi se na udaljenosti od 50.000 AU, odnosno 0,8 svetlosnih godina ili 1/5 udaljenosti do najbliže zvezde (daljina Plutona je 40 AU). Ovaj “rezervoar’ kometa dobio je naziv Ortov oblak. Ovaj oblak postao je ključan pojam u svim hipotezama o poreklu kometa.

Velika većina kometa kreće se isključivo u ovom oblaku, na velikoj udaljenosti od Sunca, kome se nikad ne približava. Gravitacioni uticaj susednih zvezda deluje na oblak i ponekad to dovodi do toga da neke komete napuste ovaj oblak i približe se Sunčevom sistemu. Tek poneka od ovih kometa priđe dovoljno blizu Sunca da bi mogla da bude viđena i zabeležena kao nova kometa. Na osnovu broja zabeleženih “novih” kometa statistički se došlo do zaključka da u Ortovom oblaku mora da postoji oko 100 milijardi kometa, dok je ukupna masa ovih kometa nešto malo veća od mase jedne prosečne planete, kakav je na primer Uran.

Postojanje Ortovog oblaka obično se razmatra u teorijama o zajedničkom poreklu kometa i Sunčevog sistema. Ali, ponekad se pominje i “međuzvezdana” teorija o nastanku Ortovog oblaka, prema kojoj je ovaj oblak, ustvari, nagomilana međuzvezdana prašina koju je Sunce privuklo tokom svog putovanja oko centra galaksije.

Raspad Featona

Ort je smatrao da je njegov oblak nastao raspadom hipotetičke planete Featon1 koja se nalazila na orbiti između Marsa i Jupitera a njen vidljiv ostatak mogao bi biti asteroidni pojas. Ova teorija je od svojih prvih dana imala mnogo protivnika i do danas je u potpunosti napuštena. Najveći problem u ovoj teoriji predstavljao je uzrok koji je izazvao eksploziju planete. Jedan od mogućih uzroka eksplozije može da bude to što se Featon našao suviše blizu Jupiteru pa je usled ogromnog plimskog dejstva došlo do unutrašnjeg pregrevanja planete, a kasnije i do raspada.

Prema jednoj drugoj, i nešto savremenijoj teoriji, Featon je bio 90 puta masivniji od Zemlje. Najveći deo ove planete je nakon eksplozije, u obliku asteroida, jezgra kometa ili meteorida, napustio Sunčev sistem. Jedan deo se zadržao na periferiji kao Ortov oblak, a jedan vrlo mali deo (hiljaditi deo mase) ostao je na staroj putanji. U prilog ovoj hipotezi ide to što se ponekad u asteroidnom pojasu otkrivaju kratkoperiodične komete sa orbitama bliskim kružnim.

Kosmogonija Sunčevog sistema i nastanak kometa

Danas je najšire prihvaćena teorija da su komete nastale istovremeno i zajedno sa ostalim delovima Sunčevog sistema, iz protosolarne magline, oblaka gasa i prašine iz koga su nastali Sunce i planete.

Smatra da su komete sastavljene od najstarijeg materijala koji je postojao u Sunčevom sistemu i koji je vrlo malo izmenjen u toku proteklih 4,5 milijarde godina. Prema tome, one imaju ogroman značaj u našim nastojanjima da otkrijemo istoriju Sunčevog sistema. Po najprihvaćenijoj teoriji mala tela Sunčevog sistema, asteroidi i komete, su ostatci roja tela od kojih su se formirale planete. Asteroidi su kamenita tela unutrašnje zone, a komete ledena tela spoljašnje zone.

Postoji nekoliko hipoteza o tome kako su komete nastale zajedno sa Sunčevim sistemom. Neki naučnici su smatrali da su postojala tzv. “kometna zgušnjenja” od kojih su nastale ne samo komete, već i asteroidi i planete. Oni ovu tvrdnju orbrazlažu sličnostima u hemijskom sastavu kometa i međuzvezdanih maglina. Prema ovoj hipotezi mehanizam nastanka ovakvih zgušnjenja identičan je mehanizmu nastanka protozvezda. Takođe, oni tvrde da je verovatnoća nastanka velikih planeta direktnim zgušnjavanjem mnogo manja od verovatnoće njihovog nastanka u sudarima prvobitnih “kometnih zgušnjenja”.

Prema drugoj vrsti hipoteza komete su nastale na rastojanju između 10 i 1000 AJ od Sunca, u spoljašnjoj zoni protosolarne magline i da su zatim izbačene u sferu na rastojanju od 50.000 AJ, tj. u Ortov oblak. Izbacivanje kometa na samu ivicu Sunčevog sistema, pa i van njega, bilo je uzrokovano time što su velike planete u poslednjem stadijumu svog rasta gravitacijom izbacivale značajan broj čvrstih tela izvan granica Sunčevog sistema (masa izbačenog materijala je za red veličine veća od mase koju je planeta prikupila). Jedan manji deo ovog izbačenog materijala ostao je na periferiji Sunčevog sistema i tu formirao Ortov oblak. Najveći deo mase izbacio je Jupiter, ali kometni oblak je uglavnom nastao od materijala koji su izbacili Neptun (oko polovine oblaka) i Uran zbog njihovog vrlo sporog rasta. Po procenama na osnovu ove hipoteze masa Ortovog oblaka trebala bi da bude 3 puta veća od mase Zemlje.

Najveći nedostatak ove hipoteze je taj što ona predviđa da veći deo ovako izbačene materije u potpunosti napušta Sunčev sistem a da procene pokazuju da se u Ortovom oblaku nalazi veoma veliki broj kometa; u tom slučaju neophodno je da broj ovako izbačenih tela bude nerealno veliki. Jedan od najvećih savremenih stručnjaka za kosmogoniju Sunčevog sistema, Kameron sa Harvard – Smitsonovog astrofizičkog centra nudi malo izmenjenu hipotezu. On smatra da su komete nastale tamo gde se i sad nalaze, na mestu današnjeg Ortovog oblaka. Komete su se tu formirale od fragmenata solarne magline koji nisu bili uključeni u prvobitno sažimanje i nastanak planeta. Treba napomenuti da je Kameron, iako je nastanak kometa “izneo” van granica Sunčevog sistema, jedan od utemeljivača planetezimalne teorije nastanka planeta (prema kojoj su planete nastale nagomilavanjem planetezimala, prvobitnih zgušnjavanja veličine od nekoliko milimetara do 1000 km). Teba još reći i to da ne postoji nikakva kvalitativna razlika između planetezimala kometnih dimenzija i “kometnih zgušnjenja” iz prvih teorija.

To koja je od ovih hipoteza tačna, i da li je neka uopšte tačna, moći će da se sazna tek kada bude razvijen potpuno tačan model gravitacionog kolapsa međuzvezdanog oblaka u planetni sistem.

Alfvenova hipoteza

Poznati švedski fizičar i nobelovac Hanes Alfven izneo je početkom sedamdesetih godina prilično nestandardne hipotze o nastanku kometa.

Svima je poznato da meteorski rojevi nastaju od materijala koji kometa gubi duž svoje orbite tokom brojnih obilazaka oko Sunca. Alfven se mnogo godina bavio fizikom plazme i pronašao je neke analogije između pojava u plazmi i česticama u međuplanetarnom prostoru, i na osnovu tih analogija predložio je novu hipotezu o nastanku kometa i meteorskih potoka.

Alfven je našao i analogiju između meteorskog toka u promenljivom gravitacionom polju i snopa elektrona u promenljivom eletričnom polju. Ovakav snop teži grupisanju tako da mu gustina u pojedinim regionima može porasti za mnogo redova veličine. Na sličan način kao što dolazi do grupisanje elektrona u snopu moglo bi doći i do nastanka kondenzacija u meteorskom roju. Prema tome, Alfven govori o procesu obrnutom od prihvaćenog – formiranje kometa iz meteorskih tokova!

Analogije na koje je ukazao Alfven imaju veći principijalni nego konkretni kosmogonijski značaj. Delovanje ovih mehanizama sad se smatra nesumljivim, a njihova zastupljenost, pri formiranju planetarnog sistema, na primer, verovatno značajnom. Naša dosadašnja, još uvek nedovoljna znanja o gustinama meteorskih tokova ukazuju na to da se komete najverovatnije ne formiraju na ovaj način.

Teorije o međuzvezdanom poreklu kometa

Ovoj grupi hipoteza pripadaju prve hipoteze Keplera i Heršla, kao i prva teorija koju je dao Laplas. Savremene osnove teorije o međuzvezdanom poreklu kometa postavio je Litlton 1948. godine. Zajedničko za većinu pristalica ovog tipa teorija je to da oni uvođenje Ortovog oblaka smatraju veštačkim i uglavnom ne prihvataju indirektne dokaze o njegovom postojanju.

Teorija Litltona je bazirana na prolasku Sunca sa planetama kroz homogeni međuzvezdani oblak. Privučene od strane Sunca čestice oblaka počinju da opisuju hiperbole sa Suncem u žiži. Sve ove hiperbole se presecaju duž linije paralelne vektoru relativne brzine Sunca u odnosu na oblak kroz koji prolazi. Duž te linije odvija se akrecija koja dovodi do formiranja jezgra novih kometa. Tokom ovog procesa zbog nastajanja neelastičnih sudara čestice gube deo svoje kinetičke energije pa se hiperbolično kretanje može pretvoriti parabolično ili eliptično.

Danas se smatra da bi ovakva akrecija zaista morala da se dogodi prilikom prolaska Sunca kroz neku maglinu, ali nije jasno da li tim putem nastaju baš komete. Takođe, smatra se i da su komete nešto kompaktnije građe (manje i gušće) nego što ova teorija predviđa.

Zbog ovih teškoća poslednjih godina aktuelna je i hipoteza o zahvatamnju čitavih kometa iz međuzvezdanog prostora. Veliki je broj autora koji dozvoljavaju mogućnost postojanja velikog broja kometolikih tela u međuzvezdanom prostoru. Ove komete kreću se duž galaktocentričnih orbita sličnim onima koje opisuju zvezde. One komete koje se nađu u sferi dejstva Sunca (oko 60.000 AU) mogu biti zahvaćene gravitacijom naše zvezde. Po teoriji verovatnoće, najveći broj zahvata odigraće se na velikim udaljenostima od Sunca. Takve komete će se kretati hiperboličnim orbitama i uvek će ostati na velikoj udaljenosti od nas, van domašaja naših posmatranje. Komete koje bivaju zahvaćene na eliptične orbite mogu postati vidljive jedino ako su im putanje vrlo izdužene. Ostale će obilaziti oko Sunca na velikoj udaljenosti, izvan planetarnog regiona.

Prilikom jednog susreta Sunca sa gasnim oblakom moglo bi biti zahvaćeno oko 1015 kometa, i to privremeno, na nekoliko miliona godina. Kao posledica više ovakvih uzastopnih prolaska nastao bi kvazi ravnotežni oblak oko Sunca, na udaljenosti od oko 50.000 AU u kome bi se nalazilo oko 1011 kometa. Ovaj opis odgovara opisu Ortovog oblaka sa tom razlikom što u ovom slučaju oblak nije samo hipotetički uveden već je on prirodna posledica uslova u međuzvezdanom prostoru.