Oortsche Wolke - das äußerste Sonnensystem

Die Oortsche Wolke – eine Kugel aus Kleinkörpern, die unser Sonnensystem einhüllt.

Weit außerhalb dessen, was viele Leute als “Sonnensystem” bezeichnen würden ist es noch lange nicht zu Ende. Nicht der komplette Staub in der Entstehungsphase konnte zu Planeten geformt werden. Besonders in den Außenzonen – wo die Schwerkraft sehr schwach ist – tummeln sich Kleinkörper. Sie werden TNOs genannt – Transneptunische Objekte. Zu ihnen zählen Zwergplaneten wie Pluto und Eris, der Kuipergürtel sowie die riesige Oortsche Wolke.

Bisher hat kein Satellit sie erreicht – wir wissen nicht mit Sicherheit, was sich dort befindet. Wahrscheinlich sind es lose Ansammlungen von Gestein und Eis. Da sie so klein und weit entfernt sind, lassen sich die Körper nicht durch ein Teleskop beobachten.

Ob es diese Wolke gibt, ist bisher also nicht nachgewiesen.

Die Idee dieser Sphäre stammt von Ernst Öpik. Besonders um 1950 herum gewinnt sie an Beachtung. Der Astronom Jan Hendrik Oort hat dafür gesorgt. Er hat die Bahnen vieler Kometen mit langen Perioden berechnet. Dabei sieht er den Ursprung dieser Kometen in der nach ihm benannten Oortschen Wolke.

Die Körper in der Wolke umrunden die Sonne auf allen möglichen Bahnen. Alle anderen Körper, welche näher an der Sonne sind – selbst der Kuipergürtel – bewegen sich mit vergleichsweise kleinen Abweichungen in einer Ebene. Diese nennen wir Ekliptik.

Die Oortsche Wolke hat einen Radius von bis zu 1,6 Lichtjahren! Verglichen damit ist Neptun mit “nur” 4,2 Lichtstunden sehr nah an der Sonne.

Entstehung - Überreste aus der Urzeit

Da sie so weit außen liegt, bildet sich die Oortsche Wolke aus verschiedenen Kleinkörpern. Dazu gehören Gestein, Staub und Eis aus den Urzeiten des Sonnensystems – genau die Überbleibsel, welche im Lauf der Zeit keine größeren Planeten gebildet haben.

Als die Gasplaneten entstanden, waren diese Kleinkörper noch im ganzen System verteilt. Dank der Schwerkraft von Jupiter und Saturn wurden sie aber an den Rand des Sonnensystems geschleudert. Dort wird der Einfluss der Sonne immer geringer – ihre Schwerkraft sinkt. Gleichzeitig wächst diejenige der umliegenden Sterne.

Durch die anderen Sterne in der Umgebung der Sonne wurden die Kleinkörper immer mehr auf ihren Bahnen gestört. So wurden aus sehr stark elliptischen Bahnen immer mehr Kreisbahnen. Diese haben sich um die ganze Sonne verteilt – teils weit entfernt von der Ekliptik. Im Laufe von Millionen Jahren entstand somit eine Kugel um unser gesamtes Sonnensystem.

Je weiter die Objekte von der Sonne entfernt sind, umso mehr bilden sie eine Kugel um das Sonnensystem. Die Oortsche Wolke ist allerdings sehr dick. Innere Bereiche könnten also noch einigermaßen ringförmig um die Sonne kreisen.

Aufbau

Die Oortsche Wolke ist riesig. Sie ist bis zu 1,6 Lichtjahre von der Sonne entfernt, oder 100.000 Astronomische Einheiten (AE). Das sind in etwa 15 Billionen Kilometer, also eine 15 gefolgt von zwölf Nullen! Für uns auf der Erde scheint es so, als sei das Licht unglaublich schnell unterwegs. Bis zur Oortschen Wolke braucht es aber immerhin 1,6 Jahre. Damit liegt sie auch weit außerhalb der Heliosphäre.

Der nächste Stern – Proxima Centauri – ist in etwa 4,2 Lichtjahre entfernt. Die Schwerkraft der Sonne wird nach außen hin immer schwächer – und diejenige von Proxima Centauri und anderen umliegenden Sternen wächst. Die Objekte in der Oortschen Wolke befinden sich aber trotzdem weitaus näher an der Sonne als an anderen Sternen. Deshalb ist der Einfluss der Sonne noch am größten und die Kleinkörper umrunden sie auf riesigen Bahnen. Die Schwerkraft der anderen Sterne stellt lediglich eine mehr oder weniger kleine Störung für ihre Bewegung dar.

Da die Oortsche Wolke nicht beobachtet werden kann, weiß man nicht, wie viele Objekte zu ihr gehören. Schätzungen geben oftmals hundert Milliarden oder eine Billion an. Da die Oortsche Wolke aber riesig ist, befinden sich immer noch große Lücken zwischen einzelnen Körpern. Diese Lücken sind immer noch Milliarden von km groß!

Es wird vermutet, dass die Wolke ohne Lücke in den Kuipergürtel übergeht. Seine äußere Grenze liegt bei ca. 50 AE. Bei geringeren Abständen zur Sonne steigt der Einfluss ihrer Schwerkraft. Damit werden die Kleinkörper mehr und mehr “gezwungen” sich in der Ebene der Ekliptik zu bewegen.

Kometen - Oortsche Wolke als Ursprung?

Unterteilung der Kometen

Die Kometen können in zwei Gruppen aufgeteilt werden. Eine davon sind die ekliptischen (kurzperiodischen) Kometen. Sie haben meist eher kleine Bahnen mit zehn AE Radius. Die anderen heißen fast-isotrope (oder langperiodische) Kometen. “Isotrop” bedeutet, dass sie gleichmäßig verteilt sind. Sie besitzen meist sehr große Bahnen mit tausenden AE Radius. Anders als erstere umrunden sie die Sonne auf allen möglichen Bahnen, nicht nur in der Ekliptik.

Bereits 1907 gab es den ersten Vorschlag, welcher zur Oortschen Wolke geführt hat. Man dachte früher, viele Kometen besuchen nur ein einziges mal das innere Sonnensystem – danach nie wieder. Ihre Bahnen sollten parabolisch oder hyperbolisch sein – diese Bahnen sind nicht geschlossen. Anders als Planeten bspw. würden sie also von der Sonne aus dem Sonnensystem hinausgeworfen werden. Der Vorschlag besagte nun, dass diese großen Komtenbahnen doch elliptisch – also geschlossene Bahnen – sind, jedoch mit einer riesigen Umlaufzeit.

Oortsche Wolke löst ungeklärte Probleme

Im Jahre 1950 beschrieb Jan Hendrik Oort die Oortsche Wolke, um ein Paradoxon zu lösen. Denn über Millionen von Jahren hinweg sind die Bahnen von Kometen einfach nicht stabil. Irgendwann ändern sie sich unwiederbringlich – aufgrund verschiedener Ursachen:

– die Kollision mit einem Planeten

– Jupiter wirft sie aus dem Sonnensystem durch einen Swing-By (der Komet fliegt nah an Jupiter vorbei, seine Schwerkraft ändert die Bahn erheblich)

– Kollision mit der Sonne – womöglich nach vorherigen Swing-Bys an Planeten

Weiterhin gasen Kometen ja in der Nähe der Sonne aus. Dadurch bildet sich ein markanter Schweif. Wird genug Material vom Kometen fortgeblasen, müsste er zerrissen werden. In einigen Fällen bildet sich auch einfach kein Gasschweif mehr.

Nun lassen sich bei jedem Kometen die Schweife beobachten, wenn sie in der Nähe der Sonne sind. Daraus schloss Oort, dass Kometen nicht in einer Bahn gebildet werden konnten, welche oft durch das innere Sonnensystem führt – sie würden heutzutage einfach nicht mehr existieren.

Viel mehr müssen sie in den äußersten Bereichen des Sonnensystems entstehen. Die Oortsche Wolke wird von der Schwerkraft der Planeten beeinflusst – besonders wenn mehrere von ihnen in einer Linie mit der Sonne stehen. Zwar ist dieser Einfluss recht klein. Dennoch könnte er ausreichen, um einzelne Kometen aus der Oortschen Wolke nach innen zu ziehen. Diese können dann viele hundert oder tausend Jahre später mit einem Teleskop beobachtet werden.