Jenseits von Neptun: Ist die Oortsche Wolke mehr Spirale als Wolke?

Weit jenseits der Umlaufbahn des Planeten Neptun und Kuipergürtels ist unser Sonnensystem von einer gigantischen Wollke eisiger Brocken umgeben – der Oortschen Wolke. Milliarden von Kometenkernen umkreisen hier die Sonne. Diese Zone, gefüllt mit größeren und kleinsten Überresten aus der Urzeit des Sonnensystems, ist nach dem holländischen Astronomen Jan Hendrik Oort (1900-1992) benannt.

Riesige kugelförmige Ansammlung jenseits von Neptun

Oort vertrat in den 1950er Jahren die Auffassung, dass die Kometen nicht aus dem inneren Sonnensystem stammen könnten. Weit außerhalb der Neptunbahn müsste sich eine riesige kugelförmige Ansammlung von kleineren Körpern aus Gestein und Eis befinden, die aus der Entstehung des Sonnensystems übriggeblieben und im Laufe der Zeit langsam nach außen gedriftet seien.

• Zur Info: Der Kuipergürtel ist eine unwirtliche, lebensfeindliche äußere Randzone unseres Sonnensystems. In dieser ringförmigen, flachen Region sind neben unzähligen eisigen Gesteinskörpern auch Zwergplaneten wie Pluto, Eris, Sedna und Quaoar beheimatet.

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Uraltes Relikt aus Anfangszeit des Sonnensystems

Die Oortsche Wolke gilt als Heimat vieler langperiodischer Kometen und als uraltes Relikt aus der Anfangszeit unseres Sonnensystems. Sie umgibt dieses quasi wie eine Kugelschale. Bekannte kosmische Objekte wie die Kometen Halley, Hale-Bopp sowie der grün schimmernde McNaught 2009 R1 stammen von dort.

Die Kometen der Oortschen Wolke sollen sich in der protoplanetaren Scheibe der Sonne gebildet haben. Das ist eine rotierende Ansammlung von Gas und Staub, die sich um junge Sterne bildet. Aus ihr sind auch die Planeten entstanden. Nach bisherigen Theorien wurden die meisten Kometen durch die Gravitationskräfte der großen Planeten aus der Scheibe hinausgeschleudert.

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Wie entstand der Kometengürtel?

Die Kometenwolke hat einen Radius von einem bis anderthalb Lichtjahren. Die Anzahl der Objekte wird auf circa eine Billion geschätzt. Im Inneren Bereich geht die Oortsche Wolke vermutlich in den Kuipergürtel über. Weil jedoch selbst der Innenrand der Oortschen Wolke mehr als 1000 astronomische Einheiten entfernt liegt, lassen sich ihre Objekte nicht direkt von der Erde aus beobachten.

• Zur Info: Eine Astronomische Einheit entspricht dem Abstand zwischen Sonne und Erde – also rund 150 Millionen Kilometer.

Simulationen und die Bahnen von Kometen legen indes nahe, dass dieser Gürtel eisiger Brocken vor allem durch drei Faktoren geprägt wurde:

• Schwerkrafteinflüsse der äußeren Planeten unseres Sonnensystems
• nahe Passagen anderer Sterne
• galaktische Gezeitenkräfte, die durch die Wanderung des Sonnensystems durch die Milchstraße entstehen.

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Welche Form hat die innere Oortsche Wolke?

„Die innere Zone der Oort-Wolke wird oft als relativ flache Scheibe dargestellt, die ungefähr auf einer Ebene mit der Ekliptik liegt“, erklären David Nesvorny vom Southwest Research Institute in San Antonio, Colorado und seine Kollegen. Diese flache Scheibe mündet dann weiter außen in die kugelförmige, das gesamte Sonnensystem umhüllende äußerer Oortsche Wolke.

Ihre Studie ist im Fachjournal „Astrophysical Journal“ erschienen.

Mini-Spiralgalaxie mit zwei gekrümmten Armen

Nesvorny und sein Team glauben, dass die bisherigen Theorien zur Oortschen Wolke (englisch: Oort cloud) falsch sind. In ihrer Simulation haben sie untersucht, wie sich die innere Oortsche Wolke in den vergangenen 4,6 Milliarden Jahre entwickelt haben könnte. Demnach ist innere Zone keine runde Scheibe, sondern ähnelt eher einer Mini-Spiralgalaxie mit zwei gekrümmten Armen.

Diese s-förmige Spiralstruktur erstreckt sich über rund 15.000 astronomische Einheiten, wie die Astronomen ermittelten. „Die Hauptachse dieser Spirale liegt in einer Ebene mit der Ekliptik, aber die Enden der Spiralarme ragen darüber hinaus“, schreiben doe Astronomen. Den Simulationen zufolge bildete sich die Spiralstruktur schon wenige hundert Millionen Jahre nach Entstehung des Sonnensystems und ist bis heute erhalten geblieben.

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Kann man die Spiralform nachweisen?

Den Forschern zufolge ist eine direkte terrestrische Beobachtung mit optischen Teleskopen extrem schwierig. „Die Oortsche Spirale besteht vornehmlich aus Objekten mit großen Perihel-Distanzen und einer mittleren Entfernung von mehr als 2000 astronomischen Einheiten.“

Besser stehen die Chancen dagegen im nicht sichtbaren Wellenbereich: Die Oortsche Wolke gibt eine schwache Wärmestrahlung ab, die vor allem in den Wellenlängen zwischen 300 und 400 Mikrometer gut nachweisbar wäre.

„Die kleinen Partikel in der inneren Oortschen Wolke haben Temperaturen von rund zehn Kelvin und würden daher in diesem Wellenbereich Wärmestrahlung emittieren“, berichten die Wissenschaftler. Finden ließe sich diese Strahlung beispielsweise in den Aufnahmen des Planck-Weltraumteleskops – in Form subtiler Verzerrungen der kosmischen Hintergrundstrahlung.