Al decenia, wetenschappers hebben getheoretiseerd dat voorbij de rand van het zonnestelsel, op een afstand van maximaal 50, 000 AU (0,79 ly) van de zon, er ligt een enorme wolk van ijzige planetesimalen die bekend staat als de Oortwolk. Genoemd ter ere van de Nederlandse astronoom Jan Oort, Aangenomen wordt dat deze wolk de oorsprong is van langdurige kometen. Echter, daten, er is geen direct bewijs geleverd om het bestaan ​​van de Oortwolk te bevestigen.

Dit komt door het feit dat de Oortwolk erg moeilijk waar te nemen is, vrij ver van de zon en verspreid over een zeer groot gebied van de ruimte. Echter, in een recente studie, een team van astrofysici van de Universiteit van Pennsylvania kwam met een radicaal idee. Met behulp van kaarten van de Cosmic Microwave Background (CMB) gemaakt door de Planck-missie en andere telescopen, ze geloven dat Oortwolken rond andere sterren kunnen worden gedetecteerd.

De studie - "Oortwolken rond Melkwegsterren onderzoeken met CMB-onderzoeken", die onlangs online verscheen - werd geleid door Eric J Baxter, een doctoraat student van de afdeling Natuur- en Sterrenkunde aan de Universiteit van Pennsylvania. Hij werd vergezeld door Pennsylvania professoren Cullen H. Blake en Bhuvnesh Jain (Baxter's primaire mentor).

Om samen te vatten, de Oortwolk is een hypothetisch gebied in de ruimte waarvan wordt gedacht dat het zich uitstrekt tussen 2, 000 en 5, 000 AU (0,03 en 0,08 ly) tot 50, 000 AU (0,79 ly) van de zon - hoewel sommige schattingen aangeven dat het tot 100 zou kunnen reiken, 000 tot 200, 000 AU (1,58 en 3,16 ly). Zoals de Kuipergordel en de Verstrooide Schijf, de Oortwolk is een reservoir van trans-Neptuniaanse objecten, hoewel het meer dan duizend keer verder van onze zon verwijderd is dan deze andere twee.

Aangenomen wordt dat deze wolk afkomstig is van een populatie van kleine, ijzige lichamen binnen 50 AE van de zon die aanwezig waren toen het zonnestelsel nog jong was. Overuren, er wordt getheoretiseerd dat orbitale verstoringen veroorzaakt door de gigantische planeten ervoor zorgden dat die objecten met zeer stabiele banen de Kuipergordel langs het eclipticavlak vormden, terwijl degenen met meer excentrische en verre banen de Oortwolk vormden.

Volgens Baxter en zijn collega's, omdat het bestaan ​​van de Oortwolk een belangrijke rol speelde bij de vorming van het zonnestelsel, het is daarom logisch om aan te nemen dat andere sterrenstelsels hun eigen Oortwolken hebben - die ze exo-Oortwolken (EXOC's) noemen. Zoals Dr. Baxter via e-mail aan Universe Today uitlegde:

"Een van de voorgestelde mechanismen voor de vorming van de Oortwolk rond onze zon is dat sommige objecten in de protoplanetaire schijf van ons zonnestelsel in zeer grote, elliptische banen door interacties met de reuzenplaneten. De banen van deze objecten werden vervolgens beïnvloed door nabije sterren en galactische getijden, waardoor ze afwijken van banen die beperkt zijn tot het vlak van het zonnestelsel, en om de nu bolvormige Oortwolk te vormen. Je zou je kunnen voorstellen dat een soortgelijk proces zou kunnen plaatsvinden rond een andere ster met gigantische planeten, en we weten dat er veel sterren zijn die reuzenplaneten hebben."

Zoals Baxter en zijn collega's in hun onderzoek aangaven, het opsporen van EXOC's is moeilijk, grotendeels om dezelfde redenen waarom er geen direct bewijs is voor de eigen Oortwolk van het zonnestelsel. Voor een, er is niet veel materiaal in de cloud, met schattingen variërend van enkele tot twintig keer de massa van de aarde. Tweede, deze objecten zijn erg ver weg van onze zon, wat betekent dat ze niet veel licht reflecteren of sterke thermische emissies hebben.

Om deze reden, Baxter en zijn team adviseerden om kaarten van de hemel op millimeter- en submillimetergolflengten te gebruiken om te zoeken naar tekenen van Oortwolken rond andere sterren. Zulke kaarten bestaan ​​al, dankzij missies zoals de Planck-telescoop die de Cosmic Microwave Background (CMB) in kaart hebben gebracht. Zoals Baxter aangaf:

"In onze krant we gebruiken kaarten van de lucht op 545 GHz en 857 GHz die zijn gegenereerd op basis van waarnemingen door de Planck-satelliet. Planck is vrijwel *alleen* ontworpen om de CMB in kaart te brengen; het feit dat we deze telescoop kunnen gebruiken om exo-Oort-wolken en mogelijk processen die verband houden met planeetvorming te bestuderen, is behoorlijk verrassend!"

Dit is een nogal revolutionair idee, omdat de detectie van EXOC's geen deel uitmaakte van het beoogde doel van de Planck-missie. Door de CMB in kaart te brengen, wat "relikwiestraling" is die is overgebleven van de oerknal, astronomen hebben geprobeerd meer te weten te komen over hoe het heelal is geëvolueerd sinds het vroege heelal - circa. 378, 000 jaar na de oerknal. Echter, hun studie bouwt voort op eerder werk onder leiding van Alan Stern (de hoofdonderzoeker van de New Horizons-missie).

In 1991, samen met John Stocke (van de Universiteit van Colorado, Boulder) en Paul Weissmann (van NASA's Jet Propulsion Laboratory), Stern voerde een onderzoek uit met de titel "An IRAS search for extra-solar Oort clouds". In dit onderzoek, ze stelden voor om gegevens van de Infrared Astronomical Satellite (IRAS) te gebruiken om naar EXOC's te zoeken. Echter, overwegende dat deze studie zich toespitste op bepaalde golflengten en 17 sterrenstelsels, Baxter en zijn team vertrouwden op gegevens voor tienduizenden systemen en op een groter bereik van golflengten.

Andere huidige en toekomstige telescopen waarvan Baxter en zijn team denken dat ze in dit opzicht nuttig kunnen zijn, zijn onder meer de Zuidpooltelescoop, gelegen aan het Amundsen-Scott Zuidpoolstation op Antarctica; de Atacama Cosmology Telescope en het Simons Observatorium in Chili; de door een ballon gedragen Large Aperture Submillimeter Telescope (BLAST) in Antarctica; de Green Bank Telescope in West Virginia, en anderen.

"Verder, de Gaia-satelliet heeft onlangs zeer nauwkeurig de posities en afstanden van sterren in onze melkweg in kaart gebracht, " Voegt Baxter toe. "Dit maakt het kiezen van doelen voor exo-Oort-cloudzoekopdrachten relatief eenvoudig. We gebruikten een combinatie van Gaia- en Planck-gegevens in onze analyse."

Om hun theorie te testen, Baxter en zijn team hebben een reeks modellen gebouwd voor de thermische emissie van exo-Oort-wolken. "Deze modellen suggereerden dat het mogelijk was om exo-Oort-wolken rond nabije sterren te detecteren (of op zijn minst hun eigenschappen te beperken) gezien bestaande telescopen en observaties, "zei hij. "In het bijzonder, de modellen suggereerden dat gegevens van de Planck-satelliet mogelijk in de buurt komen van het detecteren van een exo-Oort-wolk zoals de onze rond een nabije ster."

In aanvulling, Baxter en zijn team ontdekten ook een hint van een signaal rond enkele van de sterren die ze in hun onderzoek beschouwden, met name in de Vega- en Formalhaut-systemen. Met behulp van deze gegevens, ze waren in staat om beperkingen op te leggen aan het mogelijke bestaan ​​van EXOC's op een afstand van 10, 000 tot 100, 000 AU's van deze sterren, which roughly coincides with the distance between our sun and the Oort Cloud.

Echter, additional surveys will be needed before the existence any of EXOCs can be confirmed. These surveys will likely involve the James Webb Space Telescope, which is scheduled to launch in 2021. In the meantime, this study has some rather significant implications for astronomers, and not just because it involves the use of existing CMB maps for extra-solar studies. As Baxter put it:

"Just detecting an exo-Oort cloud would be really interesting, since as I mentioned above, we don't have any direct evidence for the existence of our own Oort cloud. If you did get a detection of an exo-Oort cloud, it could in principle provide insights into processes connected to planet formation and the evolution of protoplanetary disks. Bijvoorbeeld, imagine that we only detected exo-Oort clouds around stars that have giant planets. That would provide pretty convincing evidence that the formation of an Oort cloud is connected to giant planets, as suggested by popular theories of the formation of our own Oort cloud."

As our knowledge of the universe expands, scientists become increasingly interested in what our solar system has in common with other star systems. Dit, beurtelings, helps us to learn more about the formation and evolution of our own system. It also provides possible hints as to how the universe changed over time, and maybe even where life could be found someday.