Lintasan nominal asteroid antarbintang 1I / Oumuamua (alias A / 2017 U1). Perhitungan didasarkan pada pengamatan mulai 19 Oktober 2017. Perhatikan bagaimana orbit planet-planet (berputar cepat dan dalam lingkaran), objek dari sabuk Kuiper (elips, hampir coplanar) dan orbit asteroid antarbintang ini berbeda.Jawaban yang benar untuk pertanyaan tentang bagaimana planet bergerak dalam orbit di tata surya kita sudah diberikan beberapa ratus tahun yang lalu: pertama oleh Kepler, yang hukum geraknya menggambarkannya, dan kemudian oleh Newton, yang hukum gravitasi universalnya memungkinkan untuk menyimpulkan yang pertama. Tetapi komet, keduanya berasal dari tata surya, dan terbang dari jauh, tidak bergerak sepanjang elips yang hampir bundar. Mengapa ini terjadi? Pembaca kami ingin tahu:
Mengapa komet bergerak mengelilingi Matahari di sepanjang jalur parabola, tidak seperti planet yang bergerak dalam orbit elips? Dari mana datangnya komet untuk jarak yang sangat jauh, dari awan Oort ke Matahari dan kembali? Dan bagaimana komet antar bintang dan asteroid terbang keluar dari sistem planet mereka dan mengunjungi yang lain?
Pertanyaan ini dapat dijawab, tetapi ada pertanyaan yang lebih umum: mengapa objek bergerak dalam orbit dengan cara ini?
Planet-planet tata surya, bersama dengan asteroid dari sabuk asteroid, bergerak hampir di bidang yang sama, dalam orbit elips yang dekat dengan yang melingkar. Namun di luar orbit Neptunus, semuanya menjadi kurang dapat diandalkan.Ada empat dunia berbatu dalam di tata surya kita, diikuti oleh sabuk asteroid, gas raksasa dengan sekelompok bulan dan cincin, dan kemudian
sabuk Kuiper . Di belakang sabuk Kuiper, ada disk besar yang tersebar, setelah itu ada
awan Oort bulat yang memanjang pada jarak yang sangat jauh: mungkin satu atau dua tahun cahaya, hampir setengah jarak ke bintang terdekat.
Diagram logaritmik tata surya, hingga bintang terdekat, menunjukkan penyebaran sabuk Kuiper dengan asteroid dan awan Oort.Sesuai dengan hukum gravitasi, agar berada di orbit yang stabil dengan ukuran tertentu, sebuah benda perlu bergerak dengan kecepatan tertentu. Harus ada keseimbangan antara energi potensial sistem (dalam bentuk energi potensial gravitasi) dan energi gerak (kinetik). Semakin dalam Anda berada di sumur gravitasi potensial Matahari (yaitu, semakin dekat Anda dengan itu), semakin sedikit energi yang Anda miliki, dan semakin cepat Anda perlu bergerak untuk mempertahankan orbit yang stabil.
Delapan planet tata surya dan matahari, pada skala ukuran, tetapi tidak pada skala diameter orbital. Dari semua planet yang terlihat dengan mata telanjang, hal yang paling sulit untuk dilihat adalah Merkurius.Karena itu, kecepatan rata-rata planet terlihat seperti ini:
- Merkuri: 48 km / s
- Venus: 35 km / s
- Bumi: 30 km / s,
- Mars: 24 km / s
- Jupiter: 13 km / s,
- Saturnus: 9,7 km / s,
- Uranus: 6,8 km / s,
- Neptunus: 5,4 km / s.
Berkat lingkungan di mana tata surya terbentuk - banyak massa kecil bergabung bersama, berinteraksi satu sama lain, menghasilkan banyak ejeksi massa - situasi saat ini cukup dekat dengan lingkaran.
Orbit planet-planet tata surya bagian dalam tidak sepenuhnya melingkar, tetapi cukup dekat dengan ini. Paling menyimpang dari ideal Merkurius dan Mars. Selain itu, semakin dekat planet ini dengan Matahari, semakin cepat ia harus bergerak.Tetapi perlu memperhitungkan interaksi gravitasi yang terjadi kemudian! Jika benda asteroid atau sabuk Kuiper lewat dekat massa besar seperti Jupiter atau Neptunus, interaksi gravitasi dapat memberinya tendangan yang bagus. Ini akan secara signifikan mengubah kecepatannya, menambahkan beberapa km / s di hampir semua arah. Dan dalam kasus asteroid, ini bisa berarti perubahan orbit dari hampir bundar menjadi sangat elips; Contoh yang baik dari ini adalah jalur
Comet Enke , yang bisa berasal dari sabuk asteroid.
Jejak Comet Enke, yang menyelesaikan revolusi penuh dalam 3,3 tahun, adalah gerakan yang sangat cepat yang didistribusikan melalui elips eksentrik. Enke menjadi komet periodik kedua yang ditemukan setelah komet Halley.Di sisi lain, jika Anda sangat jauh, misalnya, di sabuk Kuiper atau di awan Oort, kami dapat bergerak dengan kecepatan dari 4 km / s (bagian dalam sabuk Kuiper) ke beberapa ratus meter per detik (untuk awan Oort). Interaksi gravitasi dengan planet besar seperti Neptunus dapat mengubah orbit Anda dengan satu dari dua cara. Jika Neptunus mengambil energi dari Anda, Anda akan terlempar ke tata surya bagian dalam, dan elips dengan periode yang lama muncul, mirip dengan jalur
Swift-Tuttle , yang menciptakan hujan meteor Perseid. Ini mungkin sebuah elips yang secara gravitasi terhubung dengan Matahari, tetapi masih berupa elips.
Orbit komet Swift-Tuttle, yang lewat sangat dekat dengan jalur Bumi di sekitar Matahari, sangat elips dibandingkan dengan orbit planet mana pun. Diasumsikan bahwa dahulu kala orbitnya dipengaruhi oleh interaksi gravitasi dengan Neptunus atau objek masif lainnya, dan hasilnya adalah apa yang kita miliki saat ini.Tetapi jika Neptunus atau benda lain (kita masih tidak tahu apa yang ada di tepi tata surya) memberi Anda energi kinetik tambahan, ia dapat mengubah orbit Anda dari elliptical yang terikat secara gravitasi menjadi hyperbolic yang tidak terikat. (Sebuah orbit parabola adalah orbit yang tidak ditambatkan yang terletak tepat di perbatasan antara elips dan hiperbolik). Jika ada yang ingat
komet ISON bergerak dekat dengan Matahari dari tahun 2013, yang hancur saat mendekati bintang, maka ia berada di orbit hiperbolik. Biasanya, komet yang berasal dari ujung tata surya kurang beberapa kilometer per detik ke perbatasan antara orbit yang terhubung dan tidak terikat.
Comet ISON, memasuki tata surya, mendapatkan ekor yang diarahkan menjauh dari matahari. Dia "menyentuh" Matahari, setelah menempuh jarak hanya 2 juta km, dan kemudian, karena kedekatannya, matahari pecah.Fakta aneh yang tampaknya berlawanan dengan intuisi kebanyakan orang adalah bahwa komet tidak membutuhkan banyak energi untuk masuk ke bagian dalam tata surya! Jika Anda mengambil objek yang bahkan satu tahun cahaya dari Matahari, dan biarkan saja, maka untuk waktu yang cukup lama, itu hanya akan jatuh di Matahari. Perubahan yang sangat kecil dalam vektor kecepatan massa jauh yang bergerak di orbit di sekitar tata surya dapat mendorong mereka lebih dekat. Gundukan gravitasi seperti itu terjadi secara kebetulan, tetapi kita hanya melihat benda-benda yang mulai bergerak lebih cepat, datang lebih dekat ke Matahari, mengembangkan "ekor" dan menjadi cukup terang untuk dapat dilihat. Jadi komet muncul.
Sabuk Kuiper adalah lokasi sejumlah besar objek yang diketahui dari Tata Surya, tetapi di awan Oort, yang lebih redup dan terletak lebih jauh, ada lebih banyak objek, dan lebih mungkin untuk dirobohkan dari orbit normal dengan massa yang lewat, misalnya, bintang lain. Kecepatan objek sabuk Kuiper dan awan Oort relatif terhadap Matahari sangat kecil.Sebagian besar dari mereka hampir tidak terhubung atau sedikit tidak terhubung secara gravitasi, itulah sebabnya A / 2017 U1 menjadi penemuan yang luar biasa. Tidak seperti komet dan asteroid biasa, itu sangat terputus secara gravitasi. Dan jika benda dari tepi tata surya bergerak dengan kecepatan tidak lebih dari beberapa km / detik, maka benda ini bergerak dengan kecepatan lebih dari 40 km / detik. Dia pasti tidak datang dari Tata Surya, karena bahkan Neptunus tidak akan memiliki cukup massa untuk memberikan akselerasi seperti itu!
A / 2017 U1 kemungkinan besar berasal dari ruang antarbintang. Paling dekat dengan Matahari, ia mendekati 9 September. Bergerak dengan kecepatan 44 km / s, komet diarahkan menjauh dari Bumi dan Matahari, di luar tata surya.Apa yang membuat komet, asteroid, benda lain di luar tata surya masuk ke orbit yang sama? Hanya gravitasi, dan semua interaksi gravitasi yang terjadi selama keberadaannya. Objek-objek tata surya bergerak dalam orbit elips mengelilingi matahari. Tetapi interaksi gravitasi dapat mengubah ini, baik dengan mengubah bentuk elips, atau mengubahnya menjadi hiperbola gravitasi yang tidak terkait. Dalam kasus apa pun, kita akan melihat objek seperti itu, jika benda itu diletakkan dekat dengan Matahari, itulah satu-satunya cara kita dapat mengetahui tentang keberadaan semua komet yang kita temukan.
Ekor komet tidak mengulangi lintasan gerakan dengan tepat, tetapi dikirim sepanjang lintasan lurus atau lengkung yang diarahkan dari Matahari, tergantung pada apa yang tertiup benda - ion atau partikel debu. Dalam kasus apa pun, komet - ekornya, koma , yang memantulkan cahaya - hanya dapat kita lihat ketika mereka cukup dekat dengan Matahari.Komet dan asteroid yang terlempar keluar dari tata surya terbang melalui ruang antarbintang, dan suatu hari nanti mereka akan melewati bintang-bintang lain. Karena kecepatan relatif bintang-bintang di galaksi sekitar 10-30 km / s, batu antarbintang ini akan bergerak begitu saja, yang menjelaskan mengapa asteroid antarbintang yang kami temukan bergerak sangat cepat. Semuanya menjelaskan kombinasi orbit awal, interaksi gravitasi, dan pergerakan tata surya kita melalui galaksi. Dengan mengambil energi dari objek dari sabuk asteroid, sabuk Kuiper atau awan Oort, Anda membuat elips yang lebih melekat pada Matahari. Saat Anda memberi akselerasi energi objek, benda itu bisa dibuang.
Sekarang kami percaya bahwa kami memahami bagaimana Matahari dan Tata Surya terbentuk, dan pandangan ini merupakan ilustrasi dari tahap awal pembentukan. Hari ini kita hanya memiliki benda-benda yang selamat dalam proses ini.Kesimpulan apa yang bisa ditarik dari ini? Seiring waktu, lebih sedikit objek yang tersisa di tata surya kita, dan jumlah objek di sabuk asteroid, sabuk Kuiper dan awan Oort berkurang sepanjang waktu. Seiring waktu, formasi ini menjadi semakin langka. Siapa yang tahu berapa banyak objek yang pernah ada? Tidak mungkin untuk menghitungnya. Di tata surya, hanya yang selamat yang tetap tersedia bagi kita.