Доктор. Ми попросили його допомогти нам пояснити цю незвичайну область нашої Сонячної системи.
Незабаром після того, як 18 лютого 1930 року Клайд Томбо виявив Плутон, астрономи почали теоретизувати, що Плутон не один у зовнішній Сонячній системі. З часом вони почали постулювати існування інших об'єктів у регіоні, які вони відкриють до 1992 року. Коротше кажучи, існування поясу Койпера - великого поля сміття на межі Сонячної системи - було теоретизовано до того, як це було коли-небудь виявлені.
Визначення:
Пояс Койпера (також відомий як пояс Еджворта – Койпера) - область Сонячної системи, яка існує за межами восьми основних планет, що простягається від орбіти Нептуна (при 30 АС) до приблизно 50 АС від Сонця. Він схожий на пояс астероїду, оскільки містить багато маленьких тіл, усі залишки від утворення Сонячної системи.
Але на відміну від пояса астероїдів він набагато більший - в 20 разів ширший і в 20 - 200 разів масивніший. Як пояснює Майк Браун:
Пояс Койпера - це сукупність тіл поза орбітою Нептуна, які, якби нічого іншого не сталося, якби Нептун не сформувався, або якщо б справи пішли трохи краще, можливо, вони могли б зібратися разом і створити наступну планету за Нептуном. Але натомість в історії Сонячної системи, коли Нептун формувався, це призводило до того, що ці об’єкти не змогли зібратися, тож це просто цей пояс матеріалу поза Нептуном.
Відкриття та ім'я:
Незабаром після відкриття Томбо Плутона астрономи почали замислюватися про існування транснептунівської популяції об'єктів у зовнішній Сонячній системі. Першим запропонував це Фрекрік К. Леонард, який почав висловлювати припущення про існування «ультранептунівських тіл» поза Плутоном, які досі просто не були виявлені.
Того ж року астроном Армін О. Лейшнер припустив, що Плутон "може бути одним із багатьох довгострокових планетарних об'єктів, які ще повинні бути відкриті". У 1943 р. В с Журнал Британської Астрономічної Асоціації, Кеннет Едгуорт далі пояснив цю тему. За Едгуортом, матеріал у первісній сонячній туманності за межами Нептуна був занадто широко розташований, щоб конденсуватися в планети, і настільки конденсувався у безлічі менших тіл.
У 1951 р. У статті для журналу Астрофізика, що голландський астроном Джерард Куйпер міркував на подібному диску, який сформувався на початку еволюції Сонячної системи. Іноді один із цих об'єктів блукав у внутрішній Сонячній системі і перетворювався на комету. Ідея цього «поясу Койпера» мала сенс для астрономів. Це не тільки допомогло пояснити, чому в Сонячній системі далі не було великих планет, а й зручно розгорнуло таємницю, звідки взялися комети.
У 1980 р. У щомісячних повідомленнях Королівського астрономічного товариства уругвайський астроном Хуліо Фернандес припускав, що для обліку спостережуваної кількості комет потрібно буде пояс комети, який лежав між 35 і 50 АС.
Слідкуючи за роботою Феррандеса, у 1988 році канадська команда астрономів (команда Мартіна Данкана, Тома Куїнна та Скотта Тремена) провела ряд комп'ютерних моделей і визначила, що хмара Оорта не може рахувати всіх короткочасних комет. З «поясом», як описав Фернандес, додавши до рецептур, моделювання відповідало спостереженням.
У 1987 році астроном Девід Джівітт (тоді в MIT) і потім аспірантка Джейн Луу почали використовувати телескопи в Національній обсерваторії Кіт-Пік в Арізоні та Міжамериканській обсерваторії Серро Тололо в Чилі для пошуку зовнішньої Сонячної системи. У 1988 році Джуітт перейшов до Інституту астрономії на Гавайському університеті, а згодом Луу приєднався до нього, щоб працювати в обсерваторії Мауна-Кеа університету.
Після п'яти років пошуків, 30 серпня 1992 року, Джуїттт і Луу оголосили "Відкриття кандидата на предмет пояса Койпера" (15760) 1992 QB1. Через півроку вони виявили другий об’єкт у регіоні (181708) 1993 FW. Багато, багато іншого пішло б за ...
У своєму докладі про 1988 рік Тремен та його колеги назвали гіпотетичний регіон за межами Нептуна «поясом Койпера», мабуть, через те, що Фернандес у вступному реченні своєї статті використовував слова «Койпер» та «кометовий пояс». Хоча це і раніше залишається офіційною назвою, астрономи іноді використовують альтернативну назву пояс Еджворт-Койпер, щоб приписувати Едгуорту для його попередньої теоретичної роботи.
Однак деякі астрономи зайшли так далеко, що стверджують, що жодне з цих імен не є правильним. Наприклад, Брайан Г. Марсден - британський астроном та давній директор Центру планети Малих планет (МПК) Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики - стверджував, що "Ні Еджворт, ні Куйпер не писали про щось віддалено, як те, що ми зараз бачимо, але Фред Віппл (американський астроном, який придумав гіпотезу про комету "брудного снігового кулі").
Крім того, Девід Дживітт зауважив, що "Якщо що-небудь ... Фернандес майже заслуговує на заслугу передбачення поясу Койпера". Через суперечки, пов’язані з його назвою, термін транснептунівський об'єкт (ТНО) рекомендується для об'єктів в поясі кількома науковими групами. Однак це вважається недостатнім іншими, оскільки це може означати будь-який об’єкт поза орбітою Нептуна, а не лише об’єкти в поясі Койпера.
Склад:
У поясі Койпера було виявлено більше тисячі об'єктів, і, як вважається, існує близько 100 000 об'єктів діаметром більше 100 км. Зважаючи на їх невеликий розмір та надзвичайну віддаленість від Землі, хімічний склад КБО визначити дуже важко.
Однак спектрографічні дослідження, проведені в регіоні з моменту його відкриття, загалом показали, що його члени в основному складаються з льодів: суміші легких вуглеводнів (таких як метан), аміаку та водного льоду - складу, яким вони діляться з кометами. Початкові дослідження також підтвердили широкий діапазон кольорів серед КБО, починаючи від нейтрального сірого до глибокого червоного.
Це говорить про те, що їх поверхні складаються з широкого спектру сполук - від брудних льодів до вуглеводнів. У 1996 р. Роберт Х. Браун та ін. отримали спектроскопічні дані на КБ 1993 р. СК, виявивши, що його поверхневий склад помітно схожий на Плутон, а також тритон Нептуна, що володіє великою кількістю метану льоду.
Водяний лід був виявлений у кількох КБО, у тому числі в 1996 р66, 38628 Хуя та 20000 Варуна. У 2004 році Майк Браун та ін. визначив існування кристалічного водного льоду та гідрат аміаку на одному з найбільших відомих КБО, 50000 Кваоара. Обидві ці речовини були б зруйновані протягом доби Сонячної системи, що дозволяє припустити, що Кваоар нещодавно був воскреснутим, або внутрішньою тектонічною активністю, або впливом метеориту.
Зберігаючи компанію Плутон в поясі Койпера, багато інших об'єктів, які варто згадати. Кваоар, Макемаке, Хаумея, Орк і Еріс - це великі крижані тіла в поясі. У кількох із них навіть є місяці. Усі вони надзвичайно далеко, і все ж, дуже далеко недоступні.
Дослідження:
19 січня 2006 р. НАСА запустила Нові горизонти космічний зонд заради вивчення Плутона, його лун та одного-двох інших об’єктів поясу Койпера. З 15 січня 2015 року космічний апарат почав наближатися до карликової планети, і, як очікується, здійснить проліт до 14 липня 2015 року. Коли він дійде до цього району, астрономи очікують також декількох цікавих фотографій поясу Койпера.
Ще більш захоплюючим є той факт, що обстеження інших сонячних систем свідчать про те, що наша Сонячна система не є унікальною. З 2006 року існували інші «пояси Койпера» (тобто крижані пояси уламків), виявлені біля дев'яти інших зіркових систем. Здається, вони поділяються на дві категорії: широкі пояси з радіусами понад 50 АС та вузькі пояси (як наш власний пояс Куйпера) з радіусами від 20 до 30 АС та відносно різкими межами.
За даними інфрачервоних досліджень, за оцінками, 15-20% зірок сонячного типу мають масивні структури, подібні до Койпера-Поясу. Більшість із них виглядають досить молодими, але дві зіркові системи - HD 139664 та HD 53143, які спостерігали космічний телескоп Хаббл у 2006 році, - оцінюються приблизно на 300 мільйонів років.
Пояс Койпера є великим і невивченим джерелом багатьох комет і, як вважається, є точкою походження для всіх періодичних або короткоперіодичних комет (тобто тих, з орбітою яких триває 200 років або менше). Найвідоміша з них - комета Галлея, яка діяла протягом останніх 16 000–200 000 років.
Майбутнє поясу Койпера:
Коли він спочатку міркував про існування пояса предметів за межами Нептуна, Куйпер вказав, що такого поясу, ймовірно, вже не існує. Звичайно, наступні відкриття довели, що це неправильно. Але одне, на що Куйпер напевно мав рацію, - це думка, що ці Транспідтунські об’єкти не будуть тривати вічно. Як пояснює Майк Браун:
Ми називаємо це поясом, але це дуже широкий пояс. Це щось на зразок 45 градусів в небі - це велика частина матеріалу, яку щойно підбивав і збивав Нептун. І сьогодні, замість того, щоб робити все більшу і більшу тіло, вони просто стикаються і повільно перемелюються в пил. Якщо ми повернемося ще через сто мільйонів років, не залишиться поясу Койпера.
Враховуючи потенціал для відкриття та те, що ретельне вивчення може нас навчити ранньої історії нашої Сонячної системи, багато вчених та астрономів з нетерпінням чекають дня, коли ми зможемо вивчити пояс Койпера більш детально. Ось сподіваємось, що Нові горизонти місія - це лише початок майбутніх десятиліть досліджень цього таємничого регіону!
У нас є багато цікавих статей у журналі «Космічний журнал» на тему «Зовнішня Сонячна система» та «Транс-нептуніон» (ТНО).
І обов’язково ознайомтеся з цією статтею про планету Еріс, останню карликову планету та найбільший TNO, який слід відкрити.
А астрономи очікують відкриття ще двох великих планет у нашій Сонячній системі.
Космічний журнал також має повнометражне інтерв'ю з Майком Брауном з Caltech.
Podcast (аудіо): Завантажити (Тривалість: 4:28 - 4,1 МБ)
Підписатися: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (відео): Завантажити (82,7MB)
Підписатися: Apple Podcasts | Android | RSS
