Perché non possiamo osservare la nuvola di Oort con un telescopio?

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La nuvola di Oort è una struttura ipotetica basata sulla nostra osservazione di comete di lungo periodo. Al momento ci sono proposte per progettare sonde per confermare l'esistenza del cloud Oort.

Oort cloud

Ora, l'invio di una sonda avrebbe altri vantaggi, ma perché non possiamo osservare la nuvola di Oort con un telescopio?

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— chiamato2voyage
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Penso che una sonda Oort nella nostra vita sia irrealistica e in realtà irrazionale! Il cloud Oort inizia circa 2000 UA. Ci vorrebbero generazioni per arrivare lì con la prevedibile tecnologia di propulsione. Anche se lanciato oggi, potrebbe essere superato da una sonda di gran lunga superiore 50 anni dopo. E inoltre, dove andare se nessun telescopio è mai stato osservato prima? Il cloud Oort è uno spazio molto vuoto. Mi piacerebbe vedere una di quelle proposte per una sonda Oort, perché non capisco come il concetto potrebbe funzionare.

— LocalFluff,

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"Anche se lanciato oggi, potrebbe essere superato da una sonda di gran lunga superiore 50 anni dopo." Questo sarà sempre vero ed è un argomento per non fare nulla per sempre.

— Marc,

@Marc Questo non è vero se utilizziamo una forma di propulsione che arriva entro 50 anni.

— Gerrit,

Dove verrà questa forma di propulsione se non facciamo mai il primo passo per costruire il meglio che possiamo oggi e usarlo? Se non facciamo mai uno sforzo serio, aspetteremo sempre la soluzione perfetta.

— Marc

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La risoluzione angolare del telescopio in realtà non ha alcun rapporto diretto con la nostra capacità di rilevare oggetti nuvola di Oort oltre al modo in cui tale risoluzione angolare influenza la profondità alla quale si può rilevare la luce dagli oggetti deboli. Qualsiasi telescopio può rilevare le stelle, anche se i loro dischi effettivi sono ben oltre la risoluzione angolare del telescopio.

Il rilevamento di oggetti nuvola di Oort è semplicemente una questione di rilevare la luce riflessa (non risolta) esattamente nello stesso modo in cui si rileva una stella debole (non risolta). La conferma della natura della nuvola di Oort dell'oggetto verrebbe quindi osservando a intervalli di circa un anno e ottenendo una parallasse molto grande ( secondi d'arco). $>2$

La domanda equivale a quanto devi approfondire? Possiamo farlo in due modi (i) una parte posteriore del calcolo dell'inviluppo ipotizzando che l'oggetto rifletta la luce del Sole con un po 'di albedo. (ii) Scala la luminosità delle comete quando sono distanti dal Sole.

(i) La luminosità del Sole è . Lasciare che la distanza dalla nube di Oort sia e il raggio della (presunta sferica) oggetto Oort essere . La luce dell'incidente del Sole sull'oggetto è . Se ora assumiamo che una frazione di questo sia riflessa uniformemente in un angolo solido di . Quest'ultimo punto è un'approssimazione, la luce non verrà riflessa isotropicamente, ma rappresenterà una media su qualsiasi angolo di visione. $L=3.83\times10^{26}\ W$ $D$ $R$ $\pi R^2 L/4\pi D^2$ $f$ $2\pi$

Per una buona approssimazione, come au, si può supporre che la distanza dall'oggetto Oort alla Terra è anche . Quindi il flusso di luce ricevuto sulla Terra è $D \gg 1$ $D$

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}}

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

Inserendo alcuni numeri, lasciare km e lasciare au. Il materiale cometario ha un albedo molto basso, ma siamo generosi e assumiamo . $R=10$ $D= 10,000$ $f=0.1$

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}

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

Per convertirlo in una grandezza, supponiamo che la luce riflessa abbia lo stesso spettro della luce solare. Il Sole ha un'apparente magnitudine visiva di -26,74, corrispondente a un flusso sulla Terra di . Convertendo il rapporto di flusso in una differenza di grandezza, scopriamo che la grandezza apparente del nostro oggetto Oort fiduciale è 52,4 . $1.4\times10^{3}\ Wm^{-2}$

(ii) La cometa di Halley è simile (raggio di 10 km, albedo basso) all'oggetto Oort fiduciale considerato sopra. La cometa di Halley fu osservata dal VLT nel 2003 con una magnitudo di 28,2 e ad una distanza di 28 au dal Sole. Ora possiamo semplicemente ridimensionare questa grandezza, ma si ridimensiona come distanza dalla potenza di quattro , perché la luce deve essere ricevuta e quindi la vediamo riflessa. Quindi a 10.000 au, Halley avrebbe una grandezza di , in ragionevole accordo con la mia altra stima. (Per inciso la mia formula grezza in (i) sopra suggerisce che una cometa , a 28 au avrebbe una magnitudine di 26,9. Dato che Halley probabilmente ha una più piccola $28.2 - 2.5 \log (28/10^{4})= 53.7$ $f=0.1$ $R=10\ km$ $f$ questa è un'eccellente coerenza.)

L'osservazione di Halley da parte del VLT rappresenta l'apice di ciò che è possibile con i telescopi di oggi. Anche il campo ultra profondo di Hubble ha raggiunto solo una magnitudine visiva di circa 29. Quindi un grande oggetto nuvola di Oort rimane oltre 20 magnitudini al di sotto di questa soglia di rilevamento!

Il modo più fattibile di rilevare oggetti Oort è quando occultano le stelle di sfondo. Le possibilità per questo sono discusse da Ofek & Naker 2010 nel contesto della precisione fotometrica fornita da Keplero. Il tasso di occultazioni (che sono ovviamente eventi singoli e irripetibili) è stato calcolato tra 0 e 100 nell'intera missione di Keplero, in base alla dimensione e alla distribuzione della distanza degli oggetti Oort. Per quanto ne so, non è ancora arrivato nulla (ancora).

— Rob Jeffries
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Ho fatto una chiacchierata con uno studente di dottorato europeo che ha intenzione di tentare di trovare oggetti cloud Oort nei dati del telescopio spaziale Gaia. Ciò potrebbe essere possibile grazie a eventi di microlensing quando un oggetto Oort transita (vicino) a una stella di sfondo e ingrandisce relativisticamente la luce della stella per un momento.

Il caso migliore è che tra qualche anno avremo una mappa di un numero statisticamente utile di oggetti cloud Oort. Basta affermare che l'abbiamo "visto".

— LocalFluff
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In parole povere, è perché gli oggetti che compongono la Nuvola di Oort, i resti della formazione del nostro sole, sono entrambi troppo piccoli e troppo deboli per essere rilevati. Sono deboli a causa della loro vasta distanza. C'è un assorbimento minimo della luce del sole e ancora meno viene riflesso. Così poca luce viene riflessa che non c'è nulla che nemmeno i nostri telescopi più avanzati possano vedere.

— Peter Jacob
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