Impressão artística da distribuição de cometas de longo período. As linhas convergentes representam os caminhos dos cometas. O plano da eclíptica é mostrado em amarelo e a eclíptica vazia é mostrada em azul. A grade de fundo representa o plano do disco galáctico. Crédito:NAOJ
Um estudo dos movimentos do cometa indica que o sistema solar tem um segundo plano de alinhamento. A investigação analítica das órbitas de cometas de longo período mostra que o afélio dos cometas, o ponto onde eles estão mais distantes do Sol, tendem a cair perto do conhecido plano eclíptica onde os planetas residem ou de uma "eclíptica vazia" recém-descoberta. Isso tem implicações importantes para os modelos de como os cometas se formaram originalmente no sistema solar.
No sistema solar, os planetas e a maioria dos outros corpos se movem aproximadamente no mesmo plano orbital, conhecida como eclíptica, mas existem exceções, como cometas. Cometas, especialmente cometas de longo período, levando dezenas de milhares de anos para completar cada órbita, não estão confinados à área próxima à eclíptica; eles são vistos indo e vindo em várias direções.
Modelos de formação do sistema solar sugerem que mesmo cometas de longo período originalmente se formaram perto da eclíptica e foram posteriormente espalhados nas órbitas observadas hoje por meio de interações gravitacionais, mais notavelmente com os planetas gigantes gasosos. Mas mesmo com o espalhamento planetário, o afélio do cometa, o ponto onde está mais distante do Sol, deve permanecer perto da eclíptica. Outras forças externas são necessárias para explicar a distribuição observada.
O sistema solar não existe isoladamente; o campo gravitacional da Via Láctea, na qual reside o sistema solar, também exerce uma influência pequena, mas não desprezível. Arika Higuchi, professor assistente da Universidade de Saúde Ocupacional e Ambiental do Japão e anteriormente membro do Projeto NAOJ RISE, estudou os efeitos da gravidade galáctica em cometas de longo período por meio de investigação analítica das equações que governam o movimento orbital.
Ela mostrou que quando a gravidade galáctica é levada em consideração, os afélios dos cometas de longo período tendem a se agrupar em torno de dois planos. Primeiro, a bem conhecida eclíptica, mas também uma segunda "eclíptica vazia". A eclíptica é inclinada em relação ao disco da Via Láctea em cerca de 60 graus. A eclíptica vazia também é inclinada em 60 graus, mas na direção oposta. Higuchi chama isso de "eclíptica vazia" com base na nomenclatura matemática e porque inicialmente ela não contém objetos, só mais tarde sendo povoado com cometas espalhados.
Higuchi confirmou suas previsões por meio de uma verificação cruzada com cálculos numéricos realizados em parte no PC Cluster do Center for Computational Astrophysics of NAOJ. A comparação dos resultados analíticos e computacionais com os dados de cometas de longo período listados no JPL Small Body Database da NASA mostrou que a distribuição tem dois picos, perto da eclíptica e eclíptica vazia conforme previsto. Esta é uma forte indicação de que os modelos de formação estão corretos e cometas de longo período formados na eclíptica. Contudo, Higuchi adverte, "Os picos agudos não são exatamente nos planos eclíptica ou eclíptica vazia, mas perto deles. Uma investigação da distribuição dos pequenos corpos observados deve incluir muitos fatores. O exame detalhado da distribuição de cometas de longo período será nosso trabalho futuro. O projeto de levantamento do céu, conhecido como Levantamento Legado do Espaço e Tempo (LSST), fornecerá informações valiosas para este estudo. "