Warum können wir die Oortsche Wolke nicht mit einem Teleskop beobachten?

Die Winkelauflösung des Teleskops hat wirklich keinen direkten Einfluss auf unsere Fähigkeit, Oortsche Wolkenobjekte zu erkennen, abgesehen davon, wie diese Winkelauflösung die Tiefe beeinflusst, bis zu der man das Licht von schwachen Objekten erkennen kann. Jedes Teleskop kann Sterne erkennen, obwohl ihre tatsächlichen Scheiben weit über der Winkelauflösung des Teleskops liegen.

Die Erkennung von Oortschen Wolkenobjekten ist einfach eine Frage der Erkennung des (unaufgelösten) reflektierten Lichts auf genau die gleiche Weise, wie man einen schwachen (unaufgelösten) Stern erkennt. Die Bestätigung der Oortschen Wolkennatur des Objekts würde dann durch Beobachtungen in Intervallen über ein Jahr oder so erfolgen und ein sehr großes ($>2$Bogensekunden) Parallaxe.

Die Frage ist, wie tief muss man gehen? Wir können dies auf zwei Arten tun (i) eine Berechnung der Rückseite der Hüllkurve unter der Annahme, dass das Objekt Licht von der Sonne mit einer gewissen Albedo reflektiert. (ii) Skalieren Sie die Helligkeit von Kometen, wenn sie von der Sonne entfernt sind.

(i) Die Leuchtkraft der Sonne ist$L=3.83\times10^{26}\ W$. Der Abstand zur Oortschen Wolke sei$D$und der Radius des (angenommenen kugelförmigen) Oortschen Objekts sein$R$. Das auf das Objekt einfallende Licht der Sonne ist$\pi R^2 L/4\pi D^2$. Wenn wir jetzt davon ausgehen, dass ein Bruchteil$f$davon spiegelt sich einheitlich in a wider$2\pi$fester Winkel. Dieser letzte Punkt ist eine Annäherung, das Licht wird nicht isotrop reflektiert, aber es wird einen gewissen Durchschnitt über jeden Betrachtungswinkel darstellen.

In guter Näherung, wie$D \gg 1$au, wir können davon ausgehen, dass die Entfernung vom Oort-Objekt zur Erde ebenfalls ist$D$. Daher ist der auf der Erde empfangene Lichtstrom

Setzen Sie einige Zahlen ein, lassen Sie$R=10$km und lassen$D= 10,000$Au. Kometenmaterial hat eine sehr niedrige Albedo, aber seien wir großzügig und nehmen wir an$f=0.1$.

Um dies in eine Größe umzuwandeln, nehmen Sie an, dass das reflektierte Licht das gleiche Spektrum wie Sonnenlicht hat. Die Sonne hat eine scheinbare visuelle Helligkeit von -26,74, was einem Fluss auf der Erde von entspricht$1.4\times10^{3}\ Wm^{-2}$. Wenn wir das Flussverhältnis in eine Größendifferenz umwandeln, stellen wir fest, dass die scheinbare Helligkeit unseres Referenz-Oort-Objekts 52,4 beträgt .

(ii) Der Halleysche Komet ist ähnlich (10 km Radius, niedrige Albedo) dem oben betrachteten Referenz-Oort-Objekt. Der Komet Halley wurde 2003 vom VLT mit einer Helligkeit von 28,2 und einem Abstand von 28 AE von der Sonne beobachtet. Wir können diese Größe jetzt einfach skalieren, aber sie skaliert als Entfernung hoch vier , weil das Licht empfangen werden muss und wir es dann reflektiert sehen. Somit hätte Halley bei 10.000 AE eine Größenordnung von$28.2 - 2.5 \log (28/10^{4})= 53.7$, in angemessener Übereinstimmung mit meiner anderen Schätzung. (Übrigens deutet meine grobe Formel in (i) oben auf a$f=0.1$,$R=10\ km$Komet bei 28 AE hätte eine Helligkeit von 26,9. Da Halley wahrscheinlich eine kleinere hat$f$das ist eine hervorragende Konsistenz.)

Die Beobachtung von Halley durch das VLT stellt die Spitze dessen dar, was mit heutigen Teleskopen möglich ist. Selbst das Hubble Deep Ultra Deep Field erreichte nur visuelle Größen von etwa 29. Damit bleibt ein großes Oortsche Wolkenobjekt mehr als 20 Größenklassen unter dieser Nachweisschwelle!

Die praktikabelste Art, Oort-Objekte zu erkennen, besteht darin, dass sie Hintergrundsterne verdecken. Die Möglichkeiten dazu werden von Ofek & Naker 2010 im Zusammenhang mit der von Kepler bereitgestellten photometrischen Genauigkeit diskutiert. Die Rate der Verdeckungen (die natürlich Einzelereignisse und nicht wiederholbar sind) wurde für die gesamte Kepler-Mission mit zwischen null und 100 berechnet, abhängig von der Größe und Entfernungsverteilung der Oort-Objekte. Daraus ist meines Wissens (noch) nichts geworden.

Ich habe mich mit einem europäischen Doktoranden unterhalten, der einen Versuch unternehmen will, Oortsche Wolkenobjekte in Daten des Weltraumteleskops Gaia zu finden. Dies könnte dank Mikrolinsen-Ereignissen möglich sein, wenn ein Oort-Objekt (nahe) einen Hintergrundstern passiert und das Licht des Sterns für einen Moment relativistisch vergrößert.

Der beste Fall ist, dass wir in ein paar Jahren eine Karte einer statistisch nützlichen Anzahl von Oortschen Wolkenobjekten haben werden. Genug um zu behaupten, dass wir es "gesehen" haben.

Einfach ausgedrückt liegt es daran, dass die Objekte, aus denen die Oortsche Wolke besteht, Überreste der Entstehung unserer Sonne, sowohl zu klein als auch zu schwach sind, als dass wir sie erkennen könnten. Sie sind aufgrund ihrer großen Entfernung schwach. Das Sonnenlicht wird nur minimal absorbiert und noch weniger zurückreflektiert. Es wird so wenig Licht zurückreflektiert, dass selbst unsere fortschrittlichsten Teleskope nichts sehen können.