Pourquoi le nuage d'Oort est-il présumé être sphérique?

La plupart des descriptions du nuage d'Oort le décrivent comme une distribution principalement sphérique de planétésimaux, avec une allocation occasionnelle pour une composante interne qui est plus en forme de beignet. Cela est légèrement en contradiction avec le fait que la plupart des nuages ​​protoplanétaires et leurs objets dérivés - planètes, astéroïdes, comètes et poussières - s'effondreront dans un plan assez bien défini relativement tôt dans l'évolution d'un système stellaire.

Quelles preuves sont utilisées pour postuler cela? Provient-il de simulations numériques du système solaire? Ou cela aide-t-il à expliquer les inclinaisons orbitales observées de vraies comètes?

Personne n'a "vu" le nuage d'Oort (pour l'instant). Le nuage d'Oort est simplement un concept qui peut expliquer pourquoi les comètes à longue période semblent provenir de directions aléatoires.

Avec les instruments actuels, nous ne sommes en mesure de détecter aucune de ces comètes "à la source". Il n'est même pas possible de montrer avec des mesures qu'à cette distance il pourrait y avoir un objet compagnon pour le soleil (binaire de longue période, avec un compagnon nain brun passant par le nuage de Oort, ce qui pourrait expliquer certaines choses sur la masse périodique -extinctions). On peut cependant mettre quelques limites à la masse et à la distance d'un tel objet, mais on ne peut pas encore prouver par des mesures que c'est impossible. Ceci pour montrer à quel point la quantité d'informations que nous avons sur ces distances est faible.

La seule chose que nous savons sur les objets qui s'y trouvent, c'est ce que nous voyons des objets qui nous parviennent, et lorsque nous calculons l'orbite, nous remarquons qu'elle provient de la même région du système solaire.

Edit: cette publication montre que la mission WISE a pu la réduire, montrant que si une naine brune de masse Jupiter existe dans notre système solaire, elle doit être au moins à une distance de 26000 UA, pour rester sous la détection limites de WISE.

Il ne s'agit pas de dire si un tel objet existe ou non, mais de souligner qu'à ces distances, nous ne pouvons détecter que des choses massives, par rapport à la comète moyenne. Cela montre que les seules informations dont nous disposons sur le nuage d'Oort sont des informations indirectes provenant d'objets se trouvant sur des orbites traversant le nuage d'Oort et suffisamment proches de la terre pour que nous puissions les détecter.

Le dernier. Les comètes à longue période semblent provenir de directions aléatoires.

En plus de la réponse de Mark, nous avons également des raisons de nous attendre à une distribution sphérique.

Ce qui suit fait quelques hypothèses sur la façon dont notre système solaire s'est formé. Ils sont standard, mais nous ne sommes pas complètement sûrs de leur exactitude. Ce que j'utilise est généralement considéré comme non controversé - c'est la façon dont les planètes elles-mêmes sont apparues qui est le plus problématique, mais qui n'est pas nécessaire ici.

Au début de la formation du système solaire, le gaz et la poussière auraient eu une distribution assez uniforme et sphérique. Il est peu probable que le nuage ait exactement 0 moment angulaire net, ce qui signifie qu'il aurait un moment angulaire net dans une certaine direction.

Maintenant, le gaz suffisamment proche du soleil sera suffisamment dense pour que les particules interagissent et se heurtent régulièrement. Cela provoque l'alignement angulaire des particules dans la direction de l'impulsion angulaire nette d'origine. Cela est dû à la conservation du moment angulaire.

Ce processus crée le disque protoplanétaire dominant que vous connaissez, laissant une fine couche de gaz et de poussière de faible densité dans la même sphère.

Les distributions de particules de faible densité seront essentiellement sans collision. Ils ne s'aligneront donc pas dans un disque, qu'ils aient ou non un moment angulaire net. Chaque particule orbite sur n'importe quel plan sur lequel elle se trouve alignée.

Passons maintenant au nuage d'Oort ...

Éloignez-vous suffisamment du centre de la formation de notre soleil et le gaz devient moins dense. En tant que tel, le gaz devient principalement sans collision, et l'alignement préférentiel sur un disque devient moins probable. Restez juste assez proches et des interactions suffisantes et des inhomogénéités aléatoires surviennent pour que les planétésimaux s'accumulent, chacun étant aligné essentiellement indépendamment des autres. Ils restent peu distribués et sans collision dans leur ensemble (fondamentalement, les particules ont juste grossi), et ne s'alignent donc pas.

Les modèles que vous voyez avec une région semblable à un beignet sont ceux qui s'attendent à une région où la poussière et le gaz interagissent encore suffisamment avec eux-mêmes, et le reste du système solaire tel que nous le connaissons, pour tomber (partiellement) dans la zone préférée alignement.