Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng ngoài rìa của Hệ Mặt trời, ở khoảng cách lên tới 50.000 AU (0,79 ly) từ Mặt trời, có một đám mây khổng lồ của các hành tinh băng giá được gọi là Đám mây Oort. Được đặt tên để vinh danh nhà thiên văn học người Hà Lan Jan Oort, đám mây này được cho là nơi các sao chổi dài hạn bắt nguồn từ đó. Tuy nhiên, cho đến nay, không có bằng chứng trực tiếp nào được cung cấp để xác nhận sự tồn tại của Oort Cloud.
Điều này là do thực tế là Đám mây Oort rất khó quan sát, nằm khá xa Mặt trời và phân tán trên một vùng không gian rất rộng. Tuy nhiên, trong một nghiên cứu gần đây, một nhóm các nhà vật lý thiên văn từ Đại học Pennsylvania đã đề xuất một ý tưởng cấp tiến. Sử dụng bản đồ của Nền vi sóng vũ trụ (CMB) được tạo bởi Planck nhiệm vụ và các kính viễn vọng khác, họ tin rằng các đám mây Oort xung quanh các ngôi sao khác có thể được phát hiện.
Nghiên cứu - Mây Probing Oort xoay quanh các ngôi sao Milky Way với các khảo sát CMB, xuất hiện gần đây trên mạng - được dẫn dắt bởi Eric J Baxter, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ của Khoa Vật lý và Thiên văn học tại Đại học Pennsylvania. Ông được tham gia bởi các giáo sư Pennsylvania Cullen H. Blake và Bhuvnesh Jain (cố vấn chính của Baxter).
Tóm lại, Đám mây Oort là một vùng không gian giả định được cho là kéo dài từ 2.000 đến 5.000 AU (0,03 đến 0,08 ly) đến tận 50.000 AU (0,79 ly) từ Mặt trời - mặc dù một số ước tính cho thấy nó có thể đạt tới xa tới 100.000 đến 200.000 AU (1,58 và 3,16 ly). Giống như Vành đai Kuiper và Đĩa phân tán, Đám mây Oort là nơi chứa các vật thể xuyên sao Hải Vương, mặc dù nó cách xa Mặt trời của chúng ta hơn hàng ngàn lần so với hai Mặt trời khác.
Đám mây này được cho là bắt nguồn từ một quần thể nhỏ, băng giá trong vòng 50 AU của Mặt trời đã có mặt khi Hệ Mặt trời vẫn còn trẻ. Theo thời gian, người ta cho rằng nhiễu loạn quỹ đạo do các hành tinh khổng lồ gây ra đã khiến những vật thể có quỹ đạo rất ổn định tạo thành Vành đai Kuiper dọc theo mặt phẳng hoàng đạo, trong khi những vật thể có quỹ đạo lệch tâm và xa hơn tạo thành Đám mây Oort.
Theo Baxter và các đồng nghiệp của mình, vì sự tồn tại của Đám mây Oort đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành Hệ Mặt trời, do đó, rất hợp lý khi cho rằng các hệ sao khác có Đám mây Oort của riêng chúng - mà chúng gọi là exo-Oort Mây (EXOC). Như Tiến sĩ Baxter đã giải thích với Tạp chí Vũ trụ qua email:
Một trong những cơ chế được đề xuất cho sự hình thành của đám mây Oort xung quanh mặt trời của chúng ta là một số vật thể trong đĩa hành tinh của hệ mặt trời của chúng ta đã bị đẩy ra các quỹ đạo hình elip rất lớn do tương tác với các hành tinh khổng lồ. Quỹ đạo của các vật thể này sau đó bị ảnh hưởng bởi các ngôi sao và thủy triều gần đó, khiến chúng rời khỏi quỹ đạo giới hạn trong mặt phẳng của hệ mặt trời và hình thành đám mây Oort hình cầu. Bạn có thể tưởng tượng rằng một quá trình tương tự có thể xảy ra xung quanh một ngôi sao khác với các hành tinh khổng lồ và chúng ta biết rằng có rất nhiều ngôi sao ngoài kia có những hành tinh khổng lồ.
Như Baxter và các đồng nghiệp đã chỉ ra trong nghiên cứu của họ, việc phát hiện EXOC rất khó khăn, phần lớn là vì những lý do tương tự tại sao không có bằng chứng trực tiếp nào cho Oort Cloud của Solar System. Đối với một người, không có nhiều vật chất trong đám mây, với ước tính từ vài đến hai mươi lần khối lượng Trái đất. Thứ hai, những vật thể này ở rất xa Mặt trời của chúng ta, điều đó có nghĩa là chúng không phản xạ nhiều ánh sáng hoặc phát xạ nhiệt mạnh.
Vì lý do này, Baxter và nhóm của ông đã khuyến nghị sử dụng bản đồ bầu trời ở bước sóng milimet và milimet để tìm kiếm dấu hiệu của Đám mây Oort xung quanh các ngôi sao khác. Bản đồ như vậy đã tồn tại, nhờ các nhiệm vụ như Planck kính viễn vọng đã lập bản đồ nền vi sóng vũ trụ (CMB). Như Baxter đã chỉ ra:
Trong bài báo của chúng tôi, chúng tôi sử dụng bản đồ bầu trời với tốc độ 545 GHz và 857 GHz được tạo ra từ các quan sát của vệ tinh Planck. Planck được thiết kế khá nhiều * chỉ * để ánh xạ CMB; thực tế là chúng ta có thể sử dụng kính viễn vọng này để nghiên cứu các đám mây exo-Oort và các quá trình có khả năng kết nối với sự hình thành hành tinh là khá đáng ngạc nhiên!
Đây là một ý tưởng khá cách mạng, vì việc phát hiện EXOC không phải là một phần của mục đích dự định của Planck sứ mệnh. Bằng cách lập bản đồ CMB, đó là bức xạ di tích của Hồi giáo còn sót lại từ Vụ nổ lớn, các nhà thiên văn học đã tìm cách tìm hiểu thêm về cách thức Vũ trụ phát triển kể từ thời Vũ trụ đầu tiên. 378.000 năm sau Vụ nổ lớn. Tuy nhiên, nghiên cứu của họ không dựa trên công trình trước đây do Alan Stern (nhà điều tra chính của Những chân trời mới sứ mệnh).
Năm 1991, cùng với John Stocke (thuộc Đại học Colorado, Boulder) và Paul Weissmann (từ Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực của NASA), Stern đã thực hiện một nghiên cứu có tên là Tìm kiếm IRAS cho các đám mây Oort ngoài mặt trời. Trong nghiên cứu này, họ đề xuất sử dụng dữ liệu từ Vệ tinh Thiên văn Hồng ngoại (IRAS) cho mục đích tìm kiếm EXOC. Tuy nhiên, trong khi nghiên cứu này tập trung vào các bước sóng nhất định và 17 hệ sao, Baxter và nhóm của ông đã dựa vào dữ liệu cho hàng chục ngàn hệ thống và ở phạm vi bước sóng rộng hơn.
Các kính viễn vọng hiện tại và tương lai khác mà Baxter và nhóm của ông tin rằng có thể hữu ích trong khía cạnh này bao gồm Kính thiên văn Nam Cực, đặt tại Trạm Amundsen Scott Scott ở Nam Cực ở Nam Cực; Kính thiên văn vũ trụ Atacama và Đài thiên văn Simons ở Chile; Kính thiên văn Máy nghiền siêu nhỏ khẩu độ lớn (Balloon) ở Nam Cực; Kính thiên văn Green Bank ở West Virgina và các loại khác.
Hơn nữa, Gaia vệ tinh gần đây đã vạch ra rất chính xác vị trí và khoảng cách của các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta, đó là Baxter. Điều này làm cho việc chọn mục tiêu cho các tìm kiếm trên đám mây exo-Oort tương đối đơn giản. Chúng tôi đã sử dụng kết hợp Gaia và Planck dữ liệu trong phân tích của chúng tôi.
Để kiểm tra lý thuyết của họ, Baxter và nhóm đã xây dựng một loạt các mô hình cho sự phát xạ nhiệt của các đám mây exo-Oort. Những mô hình này gợi ý rằng việc phát hiện các đám mây exo-Oort xung quanh các ngôi sao gần đó (hoặc ít nhất là đặt giới hạn cho các thuộc tính của chúng) là khả thi khi đưa ra các kính viễn vọng và quan sát hiện tại, ông nói. Đặc biệt, các mô hình cho rằng dữ liệu từ Planck vệ tinh có khả năng đến gần để phát hiện đám mây exo-Oort giống như của chúng ta xung quanh một ngôi sao gần đó.
Ngoài ra, Baxter và nhóm của ông cũng đã phát hiện ra một gợi ý về tín hiệu xung quanh một số ngôi sao mà họ đã xem xét trong nghiên cứu của họ - cụ thể là trong các hệ thống Vega và Officialhaut. Sử dụng dữ liệu này, họ có thể đặt ra các ràng buộc đối với sự tồn tại có thể của EXOC ở khoảng cách 10.000 đến 100.000 AU từ những ngôi sao này, gần như trùng khớp với khoảng cách giữa Mặt trời của chúng ta và Đám mây Oort.
Tuy nhiên, các khảo sát bổ sung sẽ là cần thiết trước khi tồn tại bất kỳ EXOC nào có thể được xác nhận. Những khảo sát này có thể sẽ liên quan đến Kính viễn vọng không gian James Webb, dự kiến ra mắt vào năm 2021. Trong khi đó, nghiên cứu này có một số ý nghĩa khá quan trọng đối với các nhà thiên văn học, và không chỉ vì nó liên quan đến việc sử dụng bản đồ CMB hiện tại cho các nghiên cứu ngoài mặt trời. Như Baxter đã nói:
Chỉ cần phát hiện ra một đám mây exo-Oort sẽ thực sự thú vị, vì như tôi đã đề cập ở trên, chúng tôi không có bằng chứng trực tiếp nào cho sự tồn tại của đám mây Oort của chính chúng ta. Nếu bạn đã phát hiện ra một đám mây exo-Oort, về nguyên tắc, nó có thể cung cấp những hiểu biết sâu sắc về các quá trình kết nối với sự hình thành hành tinh và sự phát triển của các đĩa tiền đạo. Chẳng hạn, hãy tưởng tượng rằng chúng ta chỉ phát hiện các đám mây exo-Oort xung quanh các ngôi sao có các hành tinh khổng lồ. Điều đó sẽ cung cấp bằng chứng khá thuyết phục rằng sự hình thành của đám mây Oort được kết nối với các hành tinh khổng lồ, như được đề xuất bởi các lý thuyết phổ biến về sự hình thành của đám mây Oort của chúng ta.
Khi kiến thức về Vũ trụ của chúng ta mở rộng, các nhà khoa học ngày càng quan tâm đến những gì Hệ Mặt trời của chúng ta có điểm chung với các hệ sao khác. Điều này, đến lượt nó, giúp chúng ta tìm hiểu thêm về sự hình thành và phát triển của hệ thống của chính chúng ta. Nó cũng cung cấp những gợi ý khả thi về cách Vũ trụ thay đổi theo thời gian và thậm chí có thể tìm thấy sự sống vào một ngày nào đó.
