I årtionden, forskare har teoretiserat att bortom kanten av solsystemet, på ett avstånd av upp till 50, 000 AU (0,79 ly) från solen, där ligger ett massivt moln av isiga planetesimaler som kallas Oortmolnet. Uppkallad för att hedra den holländska astronomen Jan Oort, detta moln tros vara där långtidskometer kommer ifrån. Dock, hittills, inga direkta bevis har tillhandahållits för att bekräfta Oort-molnets existens.

Detta beror på det faktum att Oortmolnet är mycket svårt att observera, är ganska långt från solen och spridda över ett mycket stort område av rymden. Dock, i en nyligen genomförd studie, ett team av astrofysiker från University of Pennsylvania föreslog en radikal idé. Med hjälp av kartor över Cosmic Microwave Background (CMB) skapade av Planck-uppdraget och andra teleskop, de tror att Oorts moln runt andra stjärnor kan upptäckas.

Studien – "Probing Oorts moln runt Vintergatans stjärnor med CMB-undersökningar", som nyligen dök upp online – leddes av Eric J Baxter, en Ph.D. student från Institutionen för fysik och astronomi vid University of Pennsylvania. Han fick sällskap av Pennsylvania-professorerna Cullen H. Blake och Bhuvnesh Jain (Baxters primära mentor).

För att sammanfatta, Oortmolnet är ett hypotetiskt område i rymden som tros sträcka sig från mellan 2, 000 och 5, 000 AU (0,03 och 0,08 ly) till så långt som 50, 000 AU (0,79 ly) från solen – även om vissa uppskattningar tyder på att det kan nå så långt som 100, 000 till 200, 000 AU (1,58 och 3,16 ly). Som Kuiperbältet och den spridda skivan, Oortmolnet är en reservoar av trans-neptuniska föremål, även om det är över tusen gånger längre bort från vår sol än de andra två.

Detta moln antas ha sitt ursprung i en befolkning av små, isiga kroppar inom 50 AU från solen som fanns när solsystemet fortfarande var ungt. Över tid, det är en teori om att orbitala störningar orsakade av jätteplaneterna gjorde att de objekt som hade mycket stabila banor bildade Kuiperbältet längs ekliptikplanet, medan de som hade mer excentriska och avlägsna banor bildade Oortmolnet.

Enligt Baxter och hans kollegor, eftersom existensen av Oortmolnet spelade en viktig roll i bildandet av solsystemet, det är därför logiskt att anta att andra stjärnsystem har sina egna Oort-moln – som de kallar exo-Oort-moln (EXOC). Som Dr Baxter förklarade för Universe Today via e -post:

"En av de föreslagna mekanismerna för bildandet av Oort-molnet runt vår sol är att några av objekten i vårt solsystems protoplanetariska skiva kastades ut i mycket stora, elliptiska banor genom interaktioner med jätteplaneterna. Dessa objekts banor påverkades sedan av närliggande stjärnor och galaktiska tidvatten, får dem att avvika från banor som är begränsade till solsystemets plan, och att bilda det nu sfäriska Oort-molnet. Du kan föreställa dig att en liknande process kan inträffa runt en annan stjärna med gigantiska planeter, och vi vet att det finns många stjärnor där ute som har gigantiska planeter."

Som Baxter och hans kollegor indikerade i sin studie, att upptäcka EXOC är svårt, till stor del av samma skäl till varför det inte finns några direkta bevis för solsystemets eget Oort -moln. För en, det finns inte mycket material i molnet, med uppskattningar som sträcker sig från några till tjugo gånger jordens massa. Andra, dessa föremål är mycket långt borta från vår sol, vilket innebär att de inte reflekterar mycket ljus eller har starka termiska emissioner.

Av denna anledning, Baxter och hans team rekommenderade att använda kartor över himlen vid millimeter- och submillimetervåglängder för att söka efter tecken på Oort -moln runt andra stjärnor. Sådana kartor finns redan, tack vare uppdrag som Planck-teleskopet som har kartlagt Cosmic Microwave Background (CMB). Som Baxter indikerade:

"I vår tidning, vi använder kartor över himlen vid 545 GHz och 857 GHz som genererades från observationer av Planck-satelliten. Planck var i stort sett designad *endast* för att kartlägga CMB; det faktum att vi kan använda detta teleskop för att studera exo-Oort-moln och potentiellt processer kopplade till planetbildning är ganska överraskande!"

Detta är en ganska revolutionerande idé, eftersom upptäckten av EXOC inte var en del av det avsedda syftet med Planck-uppdraget. Genom att kartlägga CMB, som är "relikstrålning" kvar från Big Bang, astronomer har försökt lära sig mer om hur universum har utvecklats sedan det tidiga universum - ca. 378, 000 år efter Big Bang. Dock, deras studie bygger på tidigare arbete som leds av Alan Stern (huvudutredaren för New Horizons -uppdraget).

1991, tillsammans med John Stocke (vid University of Colorado, Boulder) och Paul Weissmann (från NASA:s Jet Propulsion Laboratory), Stern genomförde en studie med titeln "An IRAS search for extra-solar Oort clouds". I den här studien, de föreslog att man skulle använda data från den infraröda astronomiska satelliten (IRAS) i syfte att söka efter EXOC. Dock, Denna studie fokuserade på vissa våglängder och 17 stjärnsystem. Baxter och hans team förlitade sig på data för tiotusentals system och vid ett bredare våglängdsområde.

Andra nuvarande och framtida teleskop som Baxter och hans team tror kan vara användbara i detta avseende inkluderar South Pole Telescope, belägen vid Amundsen–Scotts sydpolstation i Antarktis; Atacama Cosmology Telescope och Simons Observatory i Chile; det ballongburna Large Aperture Submillimeter Telescope (BLAST) i Antarktis; Green Bank Telescope i West Virgina, och andra.

"Vidare, Gaia-satelliten har nyligen kartlagt mycket exakt positioner och avstånd för stjärnor i vår galax, ", tillade Baxter. "Detta gör det relativt enkelt att välja mål för exo-Oort-molnsökningar. Vi använde en kombination av Gaia- och Planck-data i vår analys."

För att testa deras teori, Baxter och är ett team som konstruerade en serie modeller för termisk emission av exo-Oort-moln. "Dessa modeller antydde att det var möjligt att upptäcka exo-Oort-moln runt närliggande stjärnor (eller åtminstone sätta gränser för deras egenskaper) med tanke på befintliga teleskop och observationer, " sa han. "Särskilt, modellerna antydde att data från Planck-satelliten potentiellt kunde komma nära att detektera ett exo-Oort-moln som vårt eget runt en närliggande stjärna."

Dessutom, Baxter and his team also detected a hint of a signal around some of the stars that they considered in their study – specifically in the Vega and Formalhaut systems. Using this data, they were able to place constraints on the possible existence of EXOCs at a distance of 10, 000 till 100, 000 AUs from these stars, which roughly coincides with the distance between our sun and the Oort Cloud.

Dock, 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. Till exempel, 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. Detta, i tur och ordning, 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.