Vad har format kometernas banor?

Längst bort i vårt solsystems yttersta utmarker befolkas rymden av cirka hundra miljarder himlakroppar. De största är kanske lika stora som jorden eller månen, men som Olle Adolphsson sjöng i visan om okända djur: de flesta är små, mycket små, mycket små! Här betyder det storlekar på några få kilometer.

Dessa myriader av himlakroppar har tillsammans ett vedertaget namn, nämligen Oorts moln. Jan Hendrik Oort var årsbarn med 1900-talet och hade redan tagit en plats i astronomins världselit genom sina studier av Vintergatan när han stod för ett stort genombrott i kometforskningen.

Kometer ser i allmänhet ut som lysande moln av gas och stoft, kanske med en svans, men innerst inne är de fasta kroppar byggda av sten och is. Deras banor är i allmänhet mycket avlånga, så nästan hela tiden är de osynliga därför att ljuset från de små fasta kropparna är för svagt. Molnet och svansen visar sig bara när de kommer så nära solen att isen avdunstar.

Om man bestämmer kometernas banor vid tiden då de kommer som närmast solen får man en god antydan om hur långt bort de rör sig, innan de vänder tillbaka igen. Mot 1940-talets slut samlade Jan Hendrik Oort ihop det som var känt om de mest avlägsna vändpunkterna och slogs av att majoriteten av dessa ligger på avstånd större än 20 000 gånger vårt eget avstånd från solen. Omloppstiderna räknas då i miljontals år, och nästan hela denna tid tillbringas på jättelika avstånd.

Kometerna bildar då just en sådan yttersta gränsbefolkning i solsystemet som vi redan har antytt. Alla de kända planeterna och annat som vi observerar och tillhör vårt solsystem är inbäddat i detta enorma moln av kometer.

Naturligtvis väcker detta frågor. Varför är det så? När bildades kometmolnet och på vilket sätt? Hur har det utvecklats fram till det vi nu anar i statistiken över kometbanor? Liknande frågor gäller i själva verket för hela solsystemet och ligger till grund för en omfattande, världsomspännande aktivitet med jätteteleskop, satelliter och rymdsonder, vars syfte är att utforska alla dess delar och därmed bättre förstå vårt ursprung.

Nu gällande teorier för planetsystemets framväxt innehåller även idéer om ursprunget till Oorts moln. Jätteplaneterna spelar en ledande roll, eftersom dessa planeter bör ha växt fram i regioner så kalla att vattnet var fruset till is. Kometerna skulle alltså ha sitt ursprung i de relativt små, isiga byggstenar som skapade planetembryon stora nog för att i sin tur samla på sig gasformigt väte och helium och bli till jätteplaneter.

Byggstenarna i fråga har fått namnet planetesimaler, och kometerna skulle då ha startat som misslyckade planetesimaler i så måtto att de inte kom att ingå i någon känd planet. I stället blev de offer för planeternas tyngdkraft, som i allmänhet spred ut deras banor till allt större avstånd. Till slut skulle de alla ha kastats ut från solsystemet, men in trädde en räddare i nöden – något som med sin egen tyngdkraft drog ut banornas innersta delar tills kometerna inte längre kände av planeternas närvaro och hamnade i en sorts skuggtillvaro i halvexil i solsystemets utmarker.

Vad var denna räddare? Det vet vi inte säkert. Några vanliga uppfattningar är att det kan ha varit fråga om förbiflygande stjärnor eller den samlade tyngdkraften från hela Vintergatan. Inga beräkningar har dock lyckats till fullo förklara kometmolnet på detta sätt. Lösningen kan finnas i hittills oprövade möjligheter som till exempel att solen bildades som medlem av en tät och rik stjärnhop, där talrika nära passager av dess grannar under hundratals miljoner år gjorde det nödvändiga jobbet. Hittills är detta bara en hypotes, som måste bekräftas eller förkastas med nya beräkningar. Just sådant arbete sysselsätter just nu mig och mina kollegor.

Det finns en sak som måste tas i beaktande men som hittills har försummats. Efter uppkomsten av Oorts moln i det unga eller nyfödda solsystemet har det gått fyra och en halv miljard år, och molnet har utsatts för påfrestningar genom att massor av stjärnor har flugit förbi – somliga genom molnet och andra strax utanför. Effekten blir att kometernas banor kring solen förändras. Det kan beskrivas som att både solen och kometen får varsin stöt eller spark, som ändrar deras hastigheter.

I själva verket har det visat sig att långt ifrån alla kometer i Oorts moln rör sig på tiotusentals gånger vårt avstånd från solen. Vi vet i dag att flesta ligger närmare än så och utgör kometmolnets inre kärna – en del av molnet som inte avslöjar sig så lätt genom synliga, lysande kometer och som Jan Hendrik Oort inte gärna kunde ha anat. När det kommer en yttre störning får kropparna i kometmolnets inre kärna oftast ungefär samma spark som solen och kometbanan ändras inte mycket. Men det är annat med den yttersta delen av molnet. Här blir störningarna av kometbanorna mycket större.

Bland Vintergatans stjärnor finns det många olika kategorier med olika massor och olika rörelsemönster. Alla dessa bidrar, men den som har de största massorna och de lägsta hastigheterna när de passerar är dominerande. Sådana passager inträffar sällan men har ändå skett dussintals gånger under solsystemets historia. Var och en av dem ruskar om hela kometmolnet och effekterna i dess yttre delar är betydande. Många av de lösast bundna kometerna lossnar och ger sig iväg från solsystemet.

Dessa flyktingar ersätts varje gång av kometer som kommer inifrån genom samma mekanism. Störningarna skapar en systematisk rörelse i molnet – en utåtriktad migration av kometer.  Det uppstår då ett jämviktsläge, där Oorts moln långsamt eroderas bort men de yttersta utmarkerna hela tiden befolkas på nytt. Samtidigt kan nya kometer skickas in mot solen för att smycka himlen med sina bländande skådespel.

Jag har goda belägg för mina idéer och utforskar dem just nu närmare. Framtiden får utvisa, om det blir till standardkunskap, som kanske rentav hamnar i läroböckernas beskrivningar av Oorts kometmoln.

När jag tänker på att kometmolnets historia formas av omskakande episoder, så kan jag inte låta bli att minnas en klassiker från amerikansk rock and roll, nämligen Jerry Lee Lewis (1935–2022) A whole lot of shakin’ going on.