Warum können wir die Oortsche Wolke nicht mit einem Teleskop beobachten?

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Die Oortsche Wolke ist eine hypothetische Struktur, die auf unserer Beobachtung langperiodischer Kometen basiert. Derzeit gibt es Vorschläge, Sonden zu entwerfen, um die Existenz der Oort-Wolke zu bestätigen.

Oort Wolke

Das Senden einer Sonde hätte andere Vorteile, aber warum können wir die Oort-Wolke nicht mit einem Teleskop beobachten?

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— angerufen2voyage
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Ich denke, eine Oort-Sonde in unserem Leben ist unrealistisch und eigentlich irrational! Die Oort Cloud startet ca. 2000 AU aus. Es würde Generationen dauern, um dort mit vorhersehbarer Antriebstechnik anzukommen. Selbst wenn es heute auf den Markt gebracht wird, könnte es 50 Jahre später von einer weit überlegenen Sonde übertroffen werden. Und außerdem, wohin soll man gehen, wenn vorher noch kein Ziel mit dem Teleskop beobachtet wurde? Die Oort-Wolke ist ein sehr leerer Raum. Ich würde gerne einen dieser Vorschläge für eine Oort-Sonde sehen, da ich nicht verstehe, wie das Konzept funktionieren könnte.

— LocalFluff

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"Selbst wenn es heute auf den Markt gebracht wird, könnte es 50 Jahre später von einer weit überlegenen Sonde übertroffen werden." Dies wird immer wahr sein und ist ein Argument dafür, für immer nichts zu tun.

— Marc

@Marc Dies ist nicht wahr, wenn wir eine Form des Antriebs verwenden, die innerhalb von 50 Jahren dort ankommt.

— Gerrit

Woher kommt diese Form des Antriebs, wenn wir nie den ersten Schritt unternehmen, um das Beste zu schaffen, was wir heute können, und es zu nutzen? Wenn wir uns nie ernsthaft anstrengen, werden wir immer auf die perfekte Lösung warten.

— Marc

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Die Winkelauflösung des Teleskops hat wirklich keinen direkten Einfluss auf unsere Fähigkeit, Oortsche Wolkenobjekte zu erfassen, außer wie sich diese Winkelauflösung auf die Tiefe auswirkt, bis zu der man das Licht von schwachen Objekten erfassen kann. Jedes Teleskop kann Sterne erkennen, obwohl die tatsächlichen Scheiben weit über der Winkelauflösung des Teleskops liegen.

Bei der Erkennung von Oort-Wolkenobjekten geht es einfach darum, das (ungelöste) reflektierte Licht genauso zu erkennen, wie man einen schwachen (ungelösten) Stern erkennt. Die Bestätigung der Oort-Wolkennatur des Objekts würde dann durch Beobachtung in Abständen von etwa einem Jahr erfolgen und eine sehr große Parallaxe ( Bogensekunden) erhalten. $>2$

Die Frage ist, wie tief Sie gehen müssen. Wir können dies auf zwei Arten tun (i) auf der Rückseite der Hüllkurvenberechnung unter der Annahme, dass das Objekt mit etwas Albedo Licht von der Sonne reflektiert. (ii) Skaliere die Helligkeit von Kometen, wenn sie von der Sonne entfernt sind.

(i) Die Helligkeit der Sonne ist . Lassen Sie den Abstand zum Oortwolke seines und der Radius des (angenommener sphärische) Oort'schen Objekt seines . Das Licht der Sonne, das auf das Objekt fällt, ist . Nehmen wir nun an, dass ein Bruchteil davon gleichmäßig in einen Raumwinkel von reflektiert wird . Dieser letztere Punkt ist eine Annäherung, das Licht wird nicht isotrop reflektiert, sondern es wird einen Mittelwert über jeden Betrachtungswinkel darstellen. $L=3.83\times10^{26}\ W$ $D$ $R$ $\pi R^2 L/4\pi D^2$ $f$ $2\pi$

In guter Näherung können wir als au annehmen, dass der Abstand vom Oort-Objekt zur Erde ebenfalls . Daher ist der auf der Erde empfangene $D \gg 1$ $D$

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}}

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

Geben Sie einige Zahlen ein, lassen Sie km und au. Kometenmaterial hat eine sehr niedrige Albedo, aber seien wir großzügig und nehmen . $R=10$ $D= 10,000$ $f=0.1$

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}

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

Um dies in eine Größe umzuwandeln, wird angenommen, dass das reflektierte Licht dasselbe Spektrum wie das Sonnenlicht aufweist. Die Sonne hat eine scheinbare visuelle Größe von -26,74, was einem Fluss auf der Erde von . Wenn wir das Flussverhältnis in einen Größenunterschied umwandeln, stellen wir fest, dass die scheinbare Größe unseres Referenzobjekts Oort 52,4 beträgt . $1.4\times10^{3}\ Wm^{-2}$

(ii) Halleys Komet ähnelt (10 km Radius, niedrige Albedo) dem oben betrachteten Referenzobjekt Oort. Halleys Komet wurde 2003 vom VLT mit einer Magnitude von 28,2 und in einer Entfernung von 28 au von der Sonne beobachtet. Wir können diese Größe jetzt nur skalieren, aber sie skaliert als Abstand zur Potenz von vier , weil das Licht empfangen werden muss und wir es dann reflektiert sehen. Somit hätte Halley bei 10.000 au eine Größenordnung von , was meiner anderen Schätzung angemessen entspricht. (Übrigens legt meine rohe Formel in (i) nahe, dass ein , Komet bei 28 au eine Größe von 26.9 haben würde. Vorausgesetzt, dass Halley wahrscheinlich ein kleineres $28.2 - 2.5 \log (28/10^{4})= 53.7$ $f=0.1$ $R=10\ km$ $f$ Dies ist eine ausgezeichnete Konsistenz.)

Die Beobachtung von Halley durch das VLT ist der Höhepunkt dessen, was mit heutigen Teleskopen möglich ist. Sogar das Hubble-Deep-Ultra-Deep-Feld erreichte nur visuelle Größen von etwa 29. Somit bleibt ein großes Oort-Wolkenobjekt mehr als 20 Größen unterhalb dieser Erkennungsschwelle!

Die am besten geeignete Methode zur Erkennung von Oort-Objekten ist die Erkennung von okkulten Hintergrundsternen. Die Möglichkeiten hierfür werden von Ofek & Naker 2010 im Rahmen der von Kepler bereitgestellten photometrischen Präzision diskutiert . Die Rate der Okkultationen (die natürlich einzelne Ereignisse sind und nicht wiederholt werden können) wurde in der gesamten Kepler-Mission mit 0 bis 100 berechnet, abhängig von der Größe und der Entfernungsverteilung der Oort-Objekte. Soweit mir bekannt ist, ist (noch) nichts daraus geworden.

— Rob Jeffries
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Ich unterhielt mich mit einem europäischen Doktoranden, der versucht, Oort-Wolkenobjekte in Daten des Gaia-Weltraumteleskops zu finden. Dies könnte dank Mikrolinsenereignissen möglich sein, wenn ein Oort-Objekt einen Hintergrundstern durchläuft und das Licht des Sterns für einen Moment relativistisch vergrößert.

Der beste Fall ist, dass wir in einigen Jahren eine Karte mit einer statistisch nützlichen Anzahl von Oort-Wolkenobjekten haben werden. Genug um zu behaupten, dass wir es "gesehen" haben.

— LocalFluff
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Einfach gesagt, weil die Objekte, aus denen die Oort Cloud besteht und die von der Entstehung unserer Sonne stammen, zu klein und zu schwach sind, um von uns erkannt zu werden. Sie sind ohnmächtig wegen ihrer großen Entfernung. Das Sonnenlicht wird nur minimal absorbiert und noch weniger reflektiert. Es wird so wenig Licht reflektiert, dass selbst unsere fortschrittlichsten Teleskope nichts sehen können.

— peter jacob
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