0

Пояс Койпера

С тех пор как человечество получило возможность проводить первые настоящие инструментальные исследования космического пространства с помощью зеркальных телескопов, в середине 19 века появилось множество вопросов — а что находится там, за границей нашей Солнечной системы. Ведь уже начиная со времен Н. Коперника и Исаака Ньютона было математически доказано, что имеются гравитационные поля или силы, которые, если так можно сказать, исходят от космических объектов, которые люди пока не были в состоянии увидеть, что в частности и произошло с открытием космического феномена под названием Пояс Койпера.



С появлением космических зондов и исследовательских межпланетных автоматических станций проблема изучения солнечной системы стала более доступна для разрешения. Уже первые космические экспедиции показали, что ученые-теоретики были правы — есть космические тела, которые находятся на самой границе нашей Солнечной системы и изучение которых не менее интересно, чем исследование более далеких галактик с помощью радиотелескопов.

К одному из таких интересных объектов можно отнести и Пояс Койпера, который представляет собой гигантское облако, состоящее из множества небольших планет, астероидов и их осколков. Его исследование может рассказать не только о том, как формировалась наша Солнечная система, но и что ждет ее в будущем.

Где находится Пояс Койпера

За газовым гигантом — планетой Нептун находится область пространства, заполненная ледяными телами, более известное, как пояс Койпера (далее — ПК). Это холодное пространство в миллиарды километров содержит триллионы предметов, остатки ранней солнечной системы. Голландский астроном Ян Оорт впервые предложил в 1950году, что некоторые кометы могут появляться из дальних «пригородов» Солнечной системы. Это космическое образование позже стало известно, как «облако Оорта». Ранее, в 1943году, астроном Кеннет Эджворт предположил, что кометы и более крупные тела могут существовать за пределами Нептуна. В 1951году астроном Джерард Куиперп предсказал существование пояса ледяных объектов, которое теперь носит его имя. Некоторые астрономы называют его «поясом Эджворта-Койпера».

Астрономы всего мира теперь одержимы решением еще более интересной задачи — поиска теперь в ПК пока неизвестной, так называемой «Планеты Девять», гипотетического космического объекта в поясе Койпера, после того как доказательства его существования были обнародованы 20.01.2016 года. Считается, что этот космическое тело примерно в десять раз больше массы Земли и в 5000 раз больше массы Плутона.

Объекты пояса Койпера

Объекты пояса Койпера

Открытие и краткая биография

Вскоре после открытия планеты Плутон астрономы начали задумываться о существовании транс-нептунской системы или скопления объектов во внешней Солнечной системе или в пограничных с ней районах. Первым предложил это сделать Фрекрик К. Леонард в 1921году, который начал предполагать существование «ультра-нептунианских тел» за пределами Плутона, которые еще не были обнаружены.




В том же году астроном Армин О.Лейшнер предположил, что Плутон «может быть одним из многих долгопериодических (т.е. имеющий период обращения вокруг Солнца десятки земных лет) планетных объектов, которые еще предстоит обнаружить». В 1943году в «Журнале Британской астрономической ассоциации» Кеннет Эджворт разъяснил эту теорию. Согласно Эджуорту, материал в изначальной солнечной туманности за Нептуном был слишком широко разбросан, чтобы конденсироваться в планеты, и, скорее, сконденсировался в бесчисленное множество мелких тел.

В 1951 году, в статье для журнала Astrophysics, голландский астроном Джерард Койпер предположил, что такие планеты или объекты могут существовать в плоскости орбиты, сформировавшейся в самом начале эволюции Солнечной системы. Некоторые из этих космических тел проходили по внутренней Солнечной системе и превращались в кометы, будучи захваченные гравитационным полем Солнца. Появление идеи «пояса Койпера» имела большой практический смысл для астрономов. Мало того, что это помогло объяснить, почему в Солнечной системе не было больших планет, она также открывала тайну того, откуда прилетают к нам кометы.

В 1980 году, в ежемесячных альманахах Британского Королевского астрономического общества, уругвайский астроном Хулио Фернандес предположил, что для получения наблюдаемого количества комет потребуется кометный пояс, который лежит в диапазоне расстояний между 35 и 50АЕ (астрономическая единица расстояния, которое проходит световой луч за год (световой год).

Следуя открытиям Фернандеса, в 1988 году канадская команда астрономов (команда Мартина Дункана, Тома Куинна и Скотта Тремейна) провела ряд компьютерных исследований и определила, что «облако Оорта» не может учитывать всех короткопериодических комет.

В 1992 году американский астроном Дэвид Джевитт и аспирант Джейн Луу обнаружили космическое тело в предполагаемом ПК. Это был астероид, внесенный в реестр под номером (15760) 1992QB1. Этот объект был первый, который входит в состав ПК. Тело составляет в размерах около 200-250 км в диаметре, по оценкам его яркости (отраженного света). Он движется по почти круговой орбите в плоскости планетной системы на расстоянии от Солнца около 44 AЕ (6,6 миллиарда км). Это происходит вне орбиты Плутона, средний радиус которой составляет 40 АЕ (6 миллиарда км). Открытие 1992QB1 предупредило астрономов о возможности обнаружения других таких космических тел, что и было фактически подтверждено — в течение двадцати лет было обнаружено около полторы тысячи космических тел.

Пояс Койпера

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

На основе оценок яркости размеры более крупных известных объектов ПК близки или превышают размеры самой большой луны Плутона, Харон, диаметр которой составляет 1208км. Одно из них — с именем Eris, почти, в два раза большего диаметра, т.е. немного меньше самого Плутона. Из-за их местоположения вне орбиты Нептуна (средний радиус орбиты 30,1AЕ или 4,5миллиарда км), их также называют транс-нептунианскими объектами (TNO).

Некоторые факты





Пояс Койпера представляет собой эллиптическую плоскость в пространстве, охватывающую от 30 до 55 раз расстояние Земли от Солнца, или от 4,6 до 7,5 млрд. километров. Это гигантское скопление космических тел подобно поясу астероидов, найденному между Марсом и Юпитером, хотя объекты в поясе Койпера обычно представляют собой исполинские глыбы льда, а не скалистые, летающие в космосе горы.

По оценкам ученых, тысячи тел диаметром в среднем более ста километров перемещаются вокруг Солнца в этом поясе вместе с триллионами меньших объектов, многие из которых являются короткопериодическими кометами. В этом районе Солнечной системы также есть несколько карликовых планет, слишком большие, чтобы считаться астероидами, и все же не могут быть квалифицированы, как полноценные планеты, потому что они слишком малы, имеют непостоянную орбиту, и не обладают способностью притягивать более мелкие космические осколки. Образно говоря, не «очищают» пространство вокруг себя так, как это делают остальные восемь планет Солнечной системы.

Несмотря на свои огромные размеры, пояс Койпера был обнаружен только в 1992году. Дэйвом Джуиттом и Джейн Луу. По данным НАСА, с 1987 года они «настойчиво изучали небеса в поисках почти невидимых объектов за пределами Нептуна». Они назвали первый объект, который они заметили «Смайли», но позже он был каталогизирован как «1992 QB1».

Как формировался пояс

Когда формировалась Солнечная система, большая часть газа, пыли, льда и горных пород притягивалось между собой, образуя Солнце и планеты. Планеты затем притянули большую часть оставшихся обломков, немалую часть вобрало в себя Солнце, а некоторые остатки ушли из поля притяжения Солнечной системы. Но тела, находящиеся на самой периферии, оставались в безопасности от гравитационных полей планет, таких как Юпитер или Нептун, и таким образом медленно вращались вокруг Солнца. Пояс Койпера и его «соотечественник», более отдаленное и сферическое облако Оорта, содержат оставшиеся части строительного материала от самого начального момента формирования Солнечной системы и уже только поэтому могут дать очень ценную информацию о ее зарождении.



Есть также модель формирования пояса Койпера «Ницца», согласно которой этот межпланетный галактический пояс космических объектов мог образоваться рядом с Нептуном, который теперь вращается вокруг Солнца. В этой модели планеты совершали причудливые «танцы», пока их орбиты не были окончательно сформированы. Возможно, именно в тот период формирования Солнечной системы, планеты Нептун и Уран менялись не раз местами — когда одна удалялась от Солнца, другая планета приближалась к нему. Вполне вероятно весь этот галактический «строительный мусор», который был на околопланетных орбитах, и послужил началу формирования пояса Койпера.

Пояс Койпера

Из чего состоит Пояс Койпера

Классический пояс Койпера — его самый густонаселенный объектами участок Солнечной системы. На вопрос где находится пояс Койпера можно только дать пока один ответ — между 42 и 48 АЕ расстояниями от Земли и Солнца.

Орбита космических тел в этой области по большей части остается стабильной, хотя некоторые объекты иногда немного меняются, когда они слишком приближаются к Нептуну.




В поясе Койпера обнаружено более тысячи объектов, и теоретически предполагается, что существует до 100000 космических тел диаметром более 100км. Учитывая их малый размер и гигантское расстояние от Земли, химический состав таких объектов очень трудно определить.

Однако спектрографические исследования, проведенные в этой области Солнечной системы с момента ее открытия, в целом показали, что ее элементы состоят в основном изо льдов: смеси легких углеводородов (таких как метан), аммиака и водяного льда-композиции, которую они разделяют с кометами. Первоначальные исследования также подтвердили широкий диапазон цветов среди объектов — от нейтрального до глубокого красного.

Это говорит о том, что их поверхности состоят из широкого спектра соединений, от грязных льдов до углеводородов. В 1996году Роберт Х. Браун получил спектроскопические данные на объект KBO1993SC, показывающие, что состав его поверхности похож на тот, что у Плутона, а также на луну Нептуна — Тритон, имеющую большие количества метанового льда.

С 2000 года было обнаружено несколько космических тел с диаметром от 500 до 1500 км, что более чем наполовину меньше площади Плутона. 50000 Quaoar, классический астероид, открытый в 2002году, составляет более 1200 км в поперечнике. Makemake и Haumea, объявленные, как малые планеты 29.07.2005года. Другие объекты, такие как 28978 Ixion (обнаруженный в 2001году) и 20000 Varuna (обнаружен в 2000году), имеют размеры примерно пол тысячи км в поперечнике.

Будущее

Койпер, когда он изначально разрабатывал свою космологическую теорию о существовании пояса космических объектов за пределами Нептуна, указал, что такой пояс, вероятно, скоро (по космическим меркам) прекратит свое существование. Конечно, последующие открытия доказали, что это было не так. Но одна вещь, на которой настаивал Койпер, была идея о том, что эти транс-нептунианские объекты не будут вечно существовать в виде бесформенного облака.
Со временем часть из них, сталкиваясь друг с другом измельчится до состояния космической пыли, какие-то космические тела, приближаясь к Солнцу — просто растают, а более крупные, скорее всего, когда-нибудь покинут пределы Солнечной системы и устремятся в другие, более гостеприимные и далекие галактики.

Не забывайте делиться. Спасибо.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *