Tidal Effects on the Oort Cloud Comets and Dynamics of the Sun in the Spiral Arms of the Galaxy

The Solar System presents a complex dynamical structure and is not isolated from the Galaxy. In particular the comet reservoir of our planetary system, the Oort cloud, is extremely sensitive to the the galactic environment due to its peripheral collocation inside the Solar System. In this framework, the growing evidences about a possible migration of the Sun open new research scenarios relative to the effects that such kind of migration might induce on the cometary motion. Following several previous studied, we identified the spiral arm structure as the main perturbation that is able to produce an efficient solar migration through the disk. Widening the classical model for the spiral arms, provided by Lin& Shu to a 3D formalism, we verified the compatibility between the presence of the spiral perturbation and a significant solar motion for an inner Galactic position to the current one, in agreement with the constrains in position, velocity and metallicity due to the present conditions of our star. The main perturbers of the Oort cloud, the close stellar passages and the tidal field of the Galaxy, might be both affected by the variation of Galactic environment that the solar migration entails. Despite that, in order to isolate the effects to the two different perturbators, we decided to focus our attention only on the Galactic tide. The perturbation due to the spiral structure was included in the study on the cometary motion, introducing the solar migration and adding the direct presence of the non-axisymmetric component in the Galactic potential of the tidal field. The results show a significant influence of the spiral arm in particular on cometary objects belonged to the outer shell of the Oort cloud, for which provides an injection rate three times bigger than the integration performed without the spiral arms. The introduction of the spiral perturbation seems to bolster the planar component of the tide, indeed it produces the most significant variation of the perihelion distance for moderate inclination orbits with respect to the plane. The peak for the cometary injections has been registered between 6 and 7 kpc. If this evidence will be confirmed by more realistic cometary sample, it might involve a redefinition of the habitability edges in the Galaxy (GHZ). In particular regions not precluded to the formation of life, may compromise the development of the life with a high cometary impact risk

Il Sistema Solare è una struttura con una dinamica complessa e non isolata da quella galattica. In particolare la riserva cometaria del nostro sistema planetario, la nube di Oort, a causa della sua periferica collocazione all’interno del Sistema Solare, risulta estremamente sensibile all'ambiente galattico circostante. In questo contesto, le crescenti evidenze di una possibile migrazione del Sole, aprono un nuovo scenario di indagine relativo ai cambiamenti che tale migrazione potrebbe indurre sul moto cometario. Seguendo un filone di ricerca già tracciato, abbiamo identificato nella struttura a spirale la principale perturbazione in grado di produrre un efficace effetto migratorio per il Sole. Ampliando il classico modello di Lin & Shu con una modellizzazione 3D per i bracci a spirale considerati in regime transiente, siamo stati in grado di verificare la compatibilità tra tale perturbazione e un moto solare attraverso il disco, in accordo con i vincoli di posizione, velocità e metallicità imposti dalla attuale condizione della nostra stella. Malgrado i maggiori perturbatori della nube di Oort, i passaggi stellari ravvicinati e il campo mareale della Galassia, siano entrambi potenzialmente sensibili alla variazione di ambiente galattico che una migrazione solare comporta, abbiamo concentrato il nostro studio unicamente sulla marea galattica. La perturbazione dovuta alla spirale, è stata incorporata nello studio dei moti cometari, sia attraverso l’introduzione della migrazione solare, che come effetto diretto sulle comete grazie alla presenza della componente non assisimmetrica nel campo mareale. I risultati mostrano un’influenza significativa della spirale, in particolar modo sulla popolazione cometaria del guscio più esterno della nube, per la quale si sono registrati tassi di immissione cometaria 3 volte maggiori rispetto al caso senza tale perturbazione. La spirale sembra rinforzare l’azione della componente piana della marea, producendo infatti le maggiori variazioni sui perieli cometari in corrispondenza di orbite con inclinazioni moderate rispetto al piano galattico. Si è inoltre rilevato che il picco di immissione cometaria si trova in corrispondenza di distanze galattiche per il Sole comprese tra 6 e 7 kpc. Se tale evidenza fosse confermata anche da campioni cometari più realistici, potrebbe comportare un vincolo ulteriore alla definizione della zona di abitabilità galattica (GHZ). In particolare, regioni del disco non attualmente precluse alla formazione della vita, potrebbero risultare inadatte allo sviluppo della stessa per un rischio di impatto cometario troppo elevato