Д-р Помолихме го да ни помогне да обясни този необичаен регион на нашата Слънчева система.
Скоро след откриването на Плутон от Клайд Томбо на 18 февруари 1930 г., астрономите започват да теоретизират, че Плутон не е сам във външната Слънчева система. След време те започнаха да постулират съществуването на други обекти в региона, които ще открият до 1992 г. Накратко, съществуването на пояса на Койпер - голямо отломково поле в края на Слънчевата система - беше теоретизирано преди открит някога.
Определение:
Поясът на Койпер (известен още като пояс на Edgeworth-Kuiper) е регион на Слънчевата система, който съществува отвъд осемте големи планети, простиращ се от орбитата на Нептун (при 30 AU) до приблизително 50 AU от Слънцето. Той е подобен на астероидния пояс, тъй като съдържа много малки тела, всички останки от образуването на Слънчевата система.
Но за разлика от колана на астероидите, той е много по-голям - 20 пъти по-широк и 20 до 200 пъти по-масивен. Както обяснява Майк Браун:
Коланът на Койпер е съвкупност от тела извън орбитата на Нептун, които, ако нищо друго не се е случило, ако Нептун не се е образувал или нещата са се развили малко по-добре, може би биха могли да се съберат сами и да образуват следващата планета отвъд Нептун. Но вместо това, в историята на Слънчевата система, когато Нептун се е образувал, това е довело до това, че тези обекти не могат да се съберат, така че това е просто този пояс от материал извън Нептун.
Откриване и именуване:
Малко след откриването на Томбо от Плутон, астрономите започват да размишляват за съществуването на транснептунова популация от обекти във външната Слънчева система. Първият, който предложи това, беше Фрерик С. Леонард, който започна да предполага съществуването на „ултранептунови тела“ отвъд Плутон, които просто още не са били открити.
Същата година астрономът Армин О. Льошнер предположи, че Плутон "може да е един от много дългосрочни планетарни обекти, които все още не са открити." През 1943 г. в Списание на Британската астрономическа асоциация, Кенет Еджъърт допълнително обясни темата. Според Еджъърт материалът в първичната слънчева мъглявина отвъд Нептун е бил твърде широко разположен, за да се кондензира в планети, и така се кондензира в безброй по-малки тела.
През 1951 г. в статия за списанието астрофизика, че холандският астроном Джерард Куйпер спекулира върху подобен диск, който се е формирал в началото на еволюцията на Слънчевата система. Понякога един от тези обекти би скитал във вътрешната Слънчева система и се превръща в комета. Идеята за този „пояс на Койпер“ има смисъл за астрономите. Не само помогна да се обясни защо в Слънчевата система няма големи планети, но и удобно обгърна мистерията откъде произлизат кометите.
През 1980 г. в Месечните известия на Кралското астрономическо общество уругвайският астроном Хулио Фернандес предположи, че кометен пояс, лежащ между 35 и 50 АС, е необходим за отчитане на наблюдавания брой комети.
Вследствие на работата на Фернандес, през 1988 г. канадски екип от астрономи (екип на Мартин Дънкан, Том Куин и Скот Треман) проведе редица компютърни симулации и определи, че облакът на Оорт не може да отчита всички комети в краткосрочен период. С „колан“, както го описа Фернандес, добавен към съставите, симулациите съответстват на наблюденията.
През 1987 г. астрономът Дейвид Джиит (тогава в MIT) и след това аспирантката Джейн Луу започнаха да използват телескопите в Националната обсерватория Кит Пик в Аризона и Междуамериканската обсерватория Черо Тололо в Чили, за да търсят външната Слънчева система. През 1988 г. Джуит се премества в Института по астрономия в Хавайския университет, а по-късно Луу се присъединява към него, за да работи в обсерваторията Мауна Кеа на университета.
След пет години търсене, на 30 август 1992 г. Джуит и Луу обявиха „Откриването на кандидата за обект на пояса на Койпер“ (15760) 1992 QB1. Шест месеца по-късно те откриха втори обект в региона (181708) 1993 FW. Много, много повече биха последвали ...
В своя труд от 1988 г. Тремейн и неговите колеги посочват хипотетичния регион отвъд Нептун като „пояса на Куйпер“, очевидно поради факта, че Фернандес използва думите „Куйпер“ и „кометен пояс“ в встъпителното изречение на своя документ. Въпреки че това си остава официалното име, понякога астрономите използват алтернативното име на пояса Edgeworth-Kuiper, за да кредитират Edgeworth за по-ранната му теоретична работа.
Някои астрономи обаче стигнаха дотам, че твърдят, че нито едно от тези имена не е правилно. Например Брайън Г. Марсдън - британски астроном и дългогодишен директор на Центъра за малки планети (MPC) в Центъра за астрофизика в Харвард-Смитсониън - твърди, че „Нито Еджъърт, нито Куйпър са писали за нещо дистанционно като това, което виждаме сега, но Фред Уипъл (американският астроном, който излезе с хипотезата за кометата „мръсна снежна топка“) го направи “.
Освен това Дейвид Джиит коментира, че „ако не друго… Фернандес почти заслужава заслугата да прогнозира пояса на Койпер“. Поради спора, свързан с името му, терминът транснептунов обект (TNO) се препоръчва за обекти в колана от няколко научни групи. Това обаче се счита за недостатъчно от другите, тъй като това може да означава всеки обект извън орбитата на Нептун, а не само обекти в пояса на Койпер.
Състав:
В пояса на Койпер са открити повече от хиляда обекта и се теоретизира, че има толкова 100 000 обекта с диаметър над 100 км. Предвид малкия им размер и екстремното разстояние от Земята, химическият състав на KBO е много трудно да се определи.
Въпреки това, спектрографските проучвания, проведени в региона след откриването му, обикновено показват, че членовете му са съставени предимно от ледове: смес от леки въглеводороди (като метан), амоняк и воден лед - състав, който споделят с комети. Първоначалните проучвания също потвърждават широка гама от цветове сред KBOs, вариращи от неутрално сиво до наситено червено.
Това предполага, че техните повърхности са съставени от широк спектър от съединения, от мръсни льдове до въглеводороди. През 1996 г. Robert H. Brown et al. получи спектроскопични данни на KBO 1993 SC, разкривайки, че повърхностният му състав е значително подобен на този на Плутон, както и луната на Нептун, Тритон, притежаваща големи количества метанов лед.
Воден лед е открит в няколко KBOs, включително 1996 TO66, 38628 Хуя и 20000 Варуна. През 2004 г. Майк Браун и др. определи наличието на кристален воден лед и амонячен хидрат на един от най-големите известни KBOs, 50000 Quaoar. И двете вещества биха били унищожени през епохата на Слънчевата система, което предполага, че Кваоар наскоро се е издигнал, било от вътрешна тектонична активност, или от метеоритни въздействия.
Да държим компанията Плутон в пояса на Куйпер, са много други обекти, достойни за споменаване. Кваоар, Макемаке, Хаумея, Оркус и Ерис са големи ледени тела в пояса. Няколко от тях имат дори собствени луни. Всички те са изключително много далеч и все пак, много на място.
Проучване:
На 19 януари 2006 г. НАСА пусна на пазара Нови хоризонти космическа сонда за изучаване на Плутон, неговите луни и един или два други обекти на пояса на Койпер. От 15 януари 2015 г. космическият кораб започва наближаването си към планетата джудже и се очаква да направи полет до 14 юли 2015 г. Когато достигне района, астрономите очакват и няколко интересни фотографии от пояса на Куйпер.
Още по-вълнуващ е фактът, че проучванията на други слънчеви системи показват, че нашата Слънчева система не е уникална. От 2006 г. насам има други „пояси на Койпер“ (т.е. ледени пояси за отломки), открити около девет други звездни системи. Изглежда те попадат в две категории: широки колани с радиуси над 50 AU и тесни колани (като нашия собствен колан на Kuiper) с радиуси между 20 и 30 AU и сравнително остри граници.
Според инфрачервените проучвания се смята, че 15-20% от звездите от слънчевия тип имат масивни структури, подобни на Куйпер-Колан. Повечето от тях изглеждат доста млади, но две звездни системи - HD 139664 и HD 53143, които бяха наблюдавани от космическия телескоп Хъбъл през 2006 г., се изчисляват на 300 милиона години.
Голям и неизследван, поясът на Койпер е източник на много комети и се смята, че е точката на възникване за всички периодични или краткотрайни комети (т.е. такива с орбита, продължаващи 200 години или по-малко). Най-известният от тях е кометата на Халей, която е активна през последните 16 000–200 000 години.
Бъдещето на пояса на Койпер:
Когато първоначално спекулира за съществуването на пояс от предмети отвъд Нептун, Куйпер посочи, че такъв колан вероятно вече не съществува. Разбира се, последвалите открития доказаха, че това е грешно. Но едно нещо, с което Куйпер определено беше прав, беше идеята, че тези транснептунови обекти няма да продължат завинаги. Както обяснява Майк Браун:
Ние го наричаме колан, но е много широк колан. Това е нещо като 45 градуса по целия небе - този голям поток от материали, който току-що е бил избит и избит от Нептун. И тези дни, вместо да правят по-голямо и по-голямо тяло, те просто се сблъскват и бавно се смилат в прах. Ако се върнем след още сто милиона години, няма да остане поясът на Куйпер.
Като се има предвид потенциалът за откриване и какво близко изследване може да ни научи за ранната история на нашата Слънчева система, много учени и астрономи очакват с нетърпение деня, в който можем да разгледаме пояса на Койпер по-подробно. Ето се надяваме, че Нови хоризонти мисията е само началото на бъдещите десетилетия на изследване на този мистериозен регион!
Имаме много интересни статии тук в списание „Космос“ по темата за Външната слънчева система и обектите за пренептунион (TNOs).
И не забравяйте да разгледате тази статия за планетата Ерис, най-новата планета джудже и най-голямото TNO, което трябва да бъде открито.
А астрономите очакват да открият още две големи планети в нашата Слънчева система.
Space Magazine също има пълно интервю с Майк Браун от Caltech.
Podcast (аудио): Изтегляне (Продължителност: 4:28 - 4.1MB)
Абонирайте се: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (видео): Изтегляне (82.7MB)
Абонирайте се: Apple Podcasts | Android | RSS
