De Oortwolk is in 1950 bedacht door de Nederlandse sterrenkundige Jan Hendrik Oort om te verklaren waardoor er steeds nieuwe kometen met langgerekte banen in ons zonnestelsel zijn. De wolk, die pas begint op meer dan 3000 keer de afstand aarde-zon, moet overigens niet verward worden met de Kuipergordel. Dat is de rand van brokken steen, gruis en ijs waarin de dwergplaneet Pluto zich bevindt en die relatief dicht om de zon draait op zo'n 30 tot 50 keer de afstand aarde-zon.
Tekst gaat verder na artistieke weergave van de Oortwolk.
Artistieke weergave van de Oortwolk. De dichtheid is overdreven. (c) Pablo Carlos Budassi [CC BY-SA 4.0] via Wikimedia
Losse gebeurtenissen verbonden
Hoe de Oortwolk precies gevormd moet zijn, bleef tot nu toe een raadsel. Dat komt doordat er een serie van gebeurtenissen plaatsvindt die een computer lastig in zijn geheel kan nabootsen. Sommige processen duurden slechts een paar jaar en vonden op relatief korte afstanden plaats, vergelijkbaar met de afstand aarde-zon. Andere processen duurden miljarden jaren en vonden plaats over lichtjaren afstand, vergelijkbaar met afstanden tussen sterren. Sterrenkundige en simulatie-expert Simon Portegies Zwart (Universiteit Leiden) legt uit: "Als je het geheel in een computer wilt doorrekenen, loop je onherroepelijk vast. Daarom waren er tot nu toe alleen maar losse gebeurtenissen gesimuleerd."
De Leidse onderzoekers zijn, net als bij eerdere onderzoeken, van losse gebeurtenissen uitgegaan, maar nieuw is dat ze de gebeurtenissen vervolgens met elkaar weten te verbinden. Ze gebruikten bijvoorbeeld het eindresultaat van de eerste berekening als startpunt voor de volgende berekening. Zo konden ze de hele ontstaansgeschiedenis van de Oortwolk in kaart brengen.
Tekst gaat verder na simulatie.
Simulatie van de eerste 2 miljoen jaar in het leven van een planetoïde. De planetoïde wordt geboren in de buurt van de grote planeten Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunes. Door herhaalde interacties met die zware planeten wordt de planetoïde uiteindelijk de Oortwolk 'ingeschopt'. (c) Portegies Zwart et al.
Kometen van binnen én van buiten zonnestelsel
De Oortwolk, zo bevestigen de Leidse simulaties, is een overblijfsel van de protoplenataire schijf met gas en stof waaruit ons zonnestelsel zo'n 4,6 miljard jaar geleden is ontstaan. De komeetachtige objecten in de Oortwolk komen grofweg van twee plekken uit het heelal. Het eerste deel van de objecten komt van dichtbij, uit ons eigen zonnestelsel. Het zijn brokstukken en planetoïden die door de grote planeten naar buiten zijn geslingerd. Bij sommige brokstukken is dat overigens niet gelukt en die bevinden zich nu nog in de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter. Het tweede deel van de objecten, zo denken de Leidse astronomen, komt van andere sterren. Toen de zon net was geboren, waren er nog een duizendtal andere sterren in de buurt. De Oortwolk kan kometen hebben ingevangen die oorspronkelijk bij die andere sterren hoorden.
Overigens konden de Leidse sterrenkundigen ook meteen een aantal gebeurtenissen weerleggen. Zo beargumenteren ze dat de Oortwolk relatief laat is gevormd. Dus al nadat de zon was weggekegeld uit de groep sterren waarin hij was geboren. Verder weerleggen de sterrenkundigen met hun simulaties ook de in 2005 geopperde hypothese dat de Oortwolk een gevolg zou zijn van de migratie van de reuzenplaneten in het zonnestelsel. Deze hypothese, die dus onjuist blijkt te zij, zou de vele oude kraters op de maan moet verklaren.
Complex maar niet uniek
"Met onze nieuwe berekeningen laten we zien dat de Oortwolk ontstond uit een soort kosmische samenzwering", zegt Portegies Zwart, "Daarbij spelen nabije sterren, planeten en de Melkweg allemaal hun rol. Ieder van de afzonderlijke processen zouden op zichzelf de Oortwolk niet kunnen verklaren. Je hebt echt het samenspel en de juiste choreografie van ieder proces nodig. En dat blijkt overigens best logisch te verklaren uit de ontstaansgeschiedenis van de sterren. Dus hoewel de Oortwolk gecompliceerd gevormd wordt, is hij waarschijnlijk niet uniek."
De onderzoekers vroegen zich tijdens de berekeningen geregeld af hoe zo'n ingewikkeld proces nou werkelijk kon plaatsvinden. Portegies Zwart: "De wanhoop speelde ons geregeld parten. Pas toen de berekeningen waren afgerond, vielen alle puzzelstukjes plotseling op hun plaats en zag het er allemaal eigenlijk heel natuurlijk en vanzelfsprekend uit. Dat vind ik een van de mooiste dingen aan wetenschapper zijn. Je ziet plotseling hoe verwrongen we decennialang hebben gedacht over dit probleem totdat het eigenlijk heel natuurlijk blijkt te zijn."
Wetenschappelijk artikel
Oort cloud Ecology II: The chronology of the formation of the Oort cloud. Door: Simon Portegies Zwart, Santiago Torres, Maxwell X. Cai & Anthony G.A. Brown. Geaccepteerd voor publicatie in Astronomy & Astrophysics [gratis preprint].