Доктор Мы попросили его помочь нам объяснить этот необычный регион нашей солнечной системы.
Вскоре после того, как Плутон был обнаружен Клайдом Томбо 18 февраля 1930 года, астрономы начали теоретизировать, что Плутон был не одинок во внешней Солнечной системе. Со временем они начали постулировать существование других объектов в регионе, которые они обнаружат к 1992 году. Короче говоря, существование Пояса Койпера - большого поля мусора на краю Солнечной системы - было теоретизировано до того, как оно было когда-либо обнаруженный.
Определение:
Пояс Койпера (также известный как пояс Эджворта – Койпера) - это область Солнечной системы, которая существует за пределами восьми основных планет, простираясь от орбиты Нептуна (при 30 а.е.) до приблизительно 50 а.е. от Солнца. Он похож на пояс астероидов в том, что он содержит много маленьких тел, все остатки от формирования Солнечной системы.
Но в отличие от пояса астероидов, он намного больше - в 20 раз шире и в 20–200 раз массивнее. Как объясняет Майк Браун:
Пояс Койпера - это совокупность тел вне орбиты Нептуна, которые, если бы ничего больше не произошло, если бы Нептун не сформировался или если бы дела пошли немного лучше, возможно, они могли бы собраться вместе и образовать следующую планету. за Нептуном. Но вместо этого, в истории солнечной системы, когда образовался Нептун, это привело к тому, что эти объекты не смогли собраться вместе, так что это просто этот материальный пояс за пределами Нептуна.
Обнаружение и Наименование:
Вскоре после открытия Томбо Плутона астрономы начали размышлять о существовании транснептуновской популяции объектов во внешней Солнечной системе. Первым, кто предложил это, был Фрекрик К. Леонард, который начал предполагать существование «ультра-нептунских тел» за пределами Плутона, которые просто еще не были обнаружены.
В том же году астроном Армин О. Лейшнер предположил, что Плутон «может быть одним из многих долгопериодных планетарных объектов, которые еще предстоит открыть». В 1943 году в Журнал Британской астрономической ассоциацииКеннет Эджуорт далее разъяснил эту тему. Согласно Эджуорту, материал в изначальной солнечной туманности за пределами Нептуна был слишком широко разнесен, чтобы конденсироваться на планетах и, таким образом, скорее конденсировался в множество меньших тел.
В 1951 году в статье для журнала астрофизикаголландский астроном Джерард Койпер предположил, что подобный диск сформировался в начале эволюции Солнечной системы. Изредка один из этих объектов бродит во внутренней Солнечной системе и становится кометой. Идея этого «пояса Койпера» имела смысл для астрономов. Мало того, что это помогло объяснить, почему в Солнечной системе не было больших планет, оно также раскрыло тайну происхождения комет.
В 1980 году в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества уругвайский астроном Хулио Фернандес предположил, что пояс комет, который лежит между 35 и 50 а.е., потребуется для учета наблюдаемого количества комет.
Вслед за работой Фернандеса в 1988 году канадская группа астрономов (команда Мартина Дункана, Тома Куинна и Скотта Тремейна) провела ряд компьютерных симуляций и определила, что облако Оорта не может учитывать все короткопериодические кометы. С помощью «пояса», как его описал Фернандес, моделирование соответствовало наблюдениям.
В 1987 году астроном Дэвид Джевитт (тогда в Массачусетском технологическом институте) и аспирант Джейн Луу начали использовать телескопы в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне и Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили для поиска внешней Солнечной системы. В 1988 году Джевитт перешел в Институт астрономии при Гавайском университете, и позже к нему присоединился Луу, чтобы работать в университетской обсерватории Мауна-Кеа.
После пяти лет поисков 30 августа 1992 года Джевитт и Луу объявили «Обнаружение объекта пояса Койпера» (15760) 1992 QB1. Шесть месяцев спустя они обнаружили второй объект в регионе, (181708) 1993 FW. Многие, многие другие будут следовать ...
В своей работе 1988 года Тремейн и его коллеги назвали гипотетический регион за пределами Нептуна «поясом Койпера», по-видимому, из-за того, что Фернандес использовал слова «Койпер» и «пояс комет» в первом предложении своей статьи. Хотя это и остается официальным названием, астрономы иногда используют альтернативное название пояса Эджворта-Койпера, чтобы отдать должное Эджуорту за его более раннюю теоретическую работу.
Однако некоторые астрономы зашли так далеко, что утверждают, что ни одно из этих имен не является правильным. Например, Брайан Дж. Марсден - британский астроном и давний директор Центра малых планет (MPC) Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики - заявил, что «ни Эджуорт, ни Койпер не писали о чем-то отдаленно похожем на то, что мы сейчас видим, но Фред Уиппл (американский астроном, выдвинувший гипотезу кометы «грязный снежный ком») сделал это ».
Кроме того, Дэвид Джевитт отметил, что «во всяком случае ... Фернандес почти заслуживает похвалы за предсказание пояса Койпера». Из-за противоречий, связанных с его названием, термин транс-нептуновский объект (TNO) рекомендуется для объектов в поясе несколькими научными группами. Однако это считается недостаточным для других, поскольку это может означать любой объект за пределами орбиты Нептуна, а не только объекты в поясе Койпера.
Сочинение:
В поясе Койпера было обнаружено более тысячи объектов, и теоретизируется, что в мире насчитывается до 100 000 объектов диаметром более 100 км. Принимая во внимание их небольшой размер и экстремальное расстояние от Земли, химический состав КБО очень трудно определить.
Тем не менее, спектрографические исследования, проведенные в регионе с момента его открытия, в целом показали, что его члены в основном состоят из льда: смеси легких углеводородов (таких как метан), аммиака и водяного льда - состава, который они разделяют с кометами. Первоначальные исследования также подтвердили широкий спектр цветов среди KBO, от нейтрально-серого до темно-красного.
Это говорит о том, что их поверхности состоят из широкого спектра соединений, от грязных льдов до углеводородов. В 1996 году Роберт Х. Браун и соавт. получены спектроскопические данные о КБО 1993 SC, которые показали, что состав ее поверхности заметно сходен с составом Плутона, а также спутника Нептуна «Тритон», обладающего большим количеством метанового льда.
Водяной лед был обнаружен в нескольких КБО, включая 1996 г.6638628 Хуя и 20000 Варуна. В 2004 году Майк Браун и соавт. определили наличие кристаллического водяного льда и гидрата аммиака на одном из крупнейших известных КБО, 50000 кваоар. Оба этих вещества были бы уничтожены за время существования Солнечной системы, что позволяет предположить, что Квавар был недавно всплеск, либо в результате внутренней тектонической активности, либо в результате воздействия метеоритов.
Не говоря о компании Плутона в поясе Койпера, стоит упомянуть множество других объектов. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus и Eris - все большие ледяные тела в Поясе. У некоторых из них даже есть свои луны. Все это очень далеко, и все же, в пределах досягаемости.
Исследование:
19 января 2006 года НАСА запустило Новые горизонты космический зонд ради изучения Плутона, его лун и одного или двух других объектов пояса Койпера. По состоянию на 15 января 2015 года космический аппарат начал приближаться к карликовой планете, и ожидается, что он пролетит до 14 июля 2015 года. Когда он достигнет этой области, астрономы ожидают также несколько интересных фотографий пояса Койпера.
Еще более захватывающим является тот факт, что исследования других солнечных систем показывают, что наша Солнечная система не уникальна. С 2006 года были обнаружены другие «пояса Койпера» (то есть пояса обледенения) вокруг девяти других звездных систем. Похоже, они подразделяются на две категории: широкие пояса с радиусами более 50 а.е. и узкие пояса (как наш собственный пояс Койпера) с радиусами от 20 до 30 а.е. и относительно резкими границами.
Согласно инфракрасным исследованиям, предположительно 15-20% звезд солнечного типа имеют массивные структуры, похожие на пояс Койпера. Большинство из них выглядят довольно молодыми, но возраст двух звездных систем - HD 139664 и HD 53143, которые были обнаружены космическим телескопом Хаббла в 2006 году, - оценивается в 300 миллионов лет.
Обширный и неизведанный, пояс Койпера является источником многих комет, и считается, что он является отправной точкой для всех периодических или короткопериодических комет (т.е. с орбитой, продолжительностью 200 лет или менее). Самой известной из них является комета Галлея, которая была активна в течение последних 16 000–200 000 лет.
Будущее пояса Койпера:
Когда он изначально размышлял о существовании пояса объектов за пределами Нептуна, Койпер указал, что такого пояса, вероятно, больше не существует. Конечно, последующие открытия доказали, что это неправильно. Но одна вещь, в которой определенно был прав Койпер, заключалась в том, что эти транснептуновые объекты не будут существовать вечно. Как объясняет Майк Браун:
Мы называем это поясом, но это очень широкий пояс. Это что-то вроде 45 градусов по небу - эта большая полоса материала, которую Нептун только что взбил. И в наши дни, вместо того, чтобы делать все большее и большее тело, они просто сталкиваются и медленно превращаются в пыль. Если мы вернемся через сто миллионов лет, не останется никакого пояса Койпера.
Учитывая потенциал открытий и то, что тщательное изучение может рассказать нам о ранней истории нашей Солнечной системы, многие ученые и астрономы с нетерпением ждут того дня, когда мы сможем более подробно изучить пояс Койпера. Здесь надеемся, что Новые горизонты Миссия - это только начало будущих десятилетий исследований в этом загадочном регионе!
У нас есть много интересных статей здесь, в журнале Space, на тему Внешней Солнечной системы и объектов Trans-Neptunion (TNO).
И обязательно ознакомьтесь с этой статьей о планете Эрис, о самой последней планете гномов и самой крупной из обнаруженных TNO.
А астрономы ожидают обнаружить еще две большие планеты в нашей Солнечной системе.
Space Magazine также дает полное интервью с Майком Брауном из Caltech.
Подкаст (аудио): Скачать (Продолжительность: 4:28 - 4,1 МБ)
Подписаться: Apple Podcasts | Android | RSS
Подкаст (видео): Скачать (82,7 МБ)
Подписаться: Apple Podcasts | Android | RSS
