Вселенная сегодня


Новости космоса и астрономии



Всемирное координированное время (UTC): Среда, 18.10.2017, 15:40

Вселенная Сегодня » 2016 » Ноябрь » 13 » Что такое Пояс Койпера?

13.11.2016
Что такое Пояс Койпера?
Автор: Matt Williams

Иллюстрация астроида в Поясе Койпера. Предоставлено: NASA.

Доктор Майк Брайн - профессор планетологии в Калифорнийском Технологическом Институте. Он известен как человек, убивший Плутон, благодаря открытию его командой Эриды и других объектов Пояса Койпера. Мы попросили его помочь нам объяснить этот необычный регион нашей Солнечной Системы.


Вскоре после того, как Плутон был открыт Клайдом Томбо 18 февраля 1930 года, астрономы начали размышлять над тем, что Плутон был не единственным во внешней Солнечной Системе. Со временем они начали постулировать существование других объектов в этом регионе, которые были обнаружены к 1992 году. Короче говоря, существование Пояса Койпера - поля крупных обломков на границе Солнечной Системы - было предсказано в теории до момента его открытия.

Определение:

Пояс Койпера (также известный как Пояс Эджворта-Койпера) - это регион Солнечной Системы, находящийся позади восьми планет и простирающийся от орбиты Нептуна (на 30 а.е.) до приблизительно 50 а.е. от Солнца. Он похож на Пояс Астероидов в том, что содержит много малых небесных тел, все остатки от образования Солнечной Системы.

Но в отличие от Пояса Астероидов, он гораздо больше - в 20 раз шире и в 20-200 раз массивнее. Как объясняет Майк Браун:

Пояс Койпера - это набор тел за пределами орбиты Нептуна, таких, что если бы не произошло ещё что-то, если бы не образовался Нептун, или если бы всё пошло немного лучше, то они бы сами собрались вместе и образовали следующую за Нептуном планету. Но вместо этого, в истории Солнечной Системы, образование Нептуна привело к тому, что эти объекты не смогли собраться вместе, так что это просто пояс вещества за Нептуном.


Открытие и именование:

Вскоре после открытия Плутона, астрономы начали размышлять о существовании транснептуновой популяции объектов во внешней Солнечной Системе. Впервые это предложил Фредерик Леонард, который предполагал существование "ультранептуновых тел" за Плутоном, которые просто ещё не были обнаружены.

В том же году  астроном Армин Лейшнер предположил, что Плутон "может быть одним из многих долгопериодических планетарных объектов, которые ещё предстоит открыть". В 1943 году в "Журнале Британской Астрономической Ассоциации" Кеннет Эджворт далее рассуждал на эту тему. По мнению Эджворта, вещество в исконной солнечной туманности за орбитой Нептуна слишком широко распределено, чтобы конденсироваться в планеты, и поэтому лишь конденсировалось в мириады меньших объектов.

В 1951 году в статье для журнала "Астрофизика" астроном Джерард Койпер размышлял над похожим диском вещества, образовавшимся во время эволюции ранней Солнечной Системы. Иногда какой-нибудь из этих объектов сходил со своей орбиты и направлялся во внутреннюю Солнечную Систему, и становился кометой. Идея это "Пояса Койпера" имела смысл для астрономов. Она не только помогает объяснить, почему в Солнечной Системе больше не было планет, но и очень удобно раскрывала тайну того, откуда приходили эти кометы.

В 1980 году в журнале "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" уругвайский астроном Хулио Фернандес предположил, что кометный пояс, который лежит между 35 и 50 астрономическими единицами, требует объяснения наблюдаемого количества комет.

После работы Фернандеса в 1988 году канадская команда астрономов, в которую входили Мартин Дункан, Том Куинн и Скотт Тремейн, провела ряд компьютерных моделирований и определила, что Облако Оорта не объясняет присутствие всех короткопериодических комет. С "поясом", как объяснял это Фернандес, добавленным в водные данные, моделирование соответствовало наблюдениям.

Тела в Поясе Койпера. Предоставлено: Дон Диксон.

В 1987 году астроном Дэвид Джуитт из Массачусетского Технологического Института и аспирант Джейн Лу начали исследование внешней Солнечной Системы с помощью телескопов в Национальной Обсерватории Китт-Пик в Аризоне, США, и Межамериканской Обсерватории Серро-Тололо в Чили. В 1988 году Джуитт переехал в Институт Астрономии Гавайского Университета, а Лу присоединилась к нему позже для работы в университетской Обсерватории Мауна-Кеа.

Через пять лет поисков 30 августа 1992 года Джуитт и Лу объявили в журнале "Nature" об "Открытии кандидата в объекты Пояса Койпера", имеющего обозначение (15760) 1992 QB1. 6 месяцев спустя они открыли второй объект в этом регионе (181708) 1993 FW. За ними последовали многие другие объекты...

В своей статье 1988 года Тремейн и его коллеги называют гипотетическую область за орбитой Нептуна "Поясом Койпера", видимо из-за этого Фернандес использовал слова "Койпер" и "кометный пояс" в первом предложении своей статьи. При этом сохранялось и официальное название, астрономы иногда использовали альтернативное название Пояс Эджворта-Койпера, так как работа Эджворта была опубликована раньше других.

Однако некоторые астрономы зашли настолько далеко, что утверждали - ни одно из этих названий не является верным. Например, Брайан Марсден - британский астроном и бессменный директор Центра Малых Планет в Гарвард-Смитсоновском Центре Астрофизики - утверждал, что "ни Эджворт, ни Койпер не писали ни о чём даже отдалённо напоминающем то, что мы сейчас наблюдаем, но это сделал Фред Уиппл (американский астроном, придумавший термин "грязный снежок" в своей кометной гипотезе)."

Схема Солнечной Системы, включающая Пояс Койпера и Облако Оорта, на логарифмической шкале. Предоставлено: NASA.

Кроме того, Дэвид Джуитт прокомментировал следующее: "Если что... Фернандес в наибольшей степени заслуживает чести предсказания Пояса Койпера". Из-за противоречий, связанных с его именем, термин "транснептуновый объект" рекомендуется для объектов в данном поясе несколькими научными группами. Однако это является недостаточным для других, так как это может означать любой объект за орбитой Нептуна, а не просто объекты в Поясе Койпера.

Состав Пояса Койпера:

В Поясе Койпера обнаружено более тысячи объектов, и теоретически существует ещё 100 000 объектов диаметром более 100 км. Учитывая их малый размер и крайнюю удалённость от Земли, очень трудно определить химический состав объектов Пояса Койпера.

Однако спектрографические исследования, проведённые для этого региона с момента его обнаружения, как правило, указывают на то, что его объекты в основном состоят из льда: смеси лёгких гидрокарбонатов (таких как метан), аммиака и водяного льда - состав, который они делят с кометами. Первоначальные исследования также подтвердили широкий спектр цветов среди объектов Пояса Койпера, от нейтрального серого до тёмно-красного.

Это говорит о том, что их поверхности состоят их широкого спектра соединений, от грязных льдов до гидрокарбонатов. В 1996 году Роберт Браун и его коллеги получил спектроскопические данные по объекту Пояса Койпера 1993 SC, раскрывая, что состав его поверхности заметно похож на состав Плутона, а также спутника Нептуна Тритон, которые имеют большие количества метрового льда.

Иллюстрация сравнения восьми самых крупных объектов Пояса Койпера. Предоставлено: NASA/Lexicon.

Водяной лёд был обнаружен на нескольких объектах Пояса Койпера, в том числе на 1996 TO66, 38628 Huya и 20000 Varuna. В 2004 году Майк Браун и его коллеги определили существование кристаллического водяного льда и гидрата аммиака на самом большом из известных объектов Пояса Койпера, 50000 Quaoar (Квавар). Оба этих вещества распались бы за время, равное возрасту нашей Солнечной системы, предполагая, что Quaoar недавно обновил поверхность либо в результате тектонической активности, либо столкновений с метеоритами.

Помимо Плутона в поясе Койпера есть и много других объектов, достойных упоминания. Квавар, Макемаке, Хаумеа, Орк и Эрида - это самые крупные ледяные тела в поясе. Некоторые из них имеют свои собственные спутники. Все они чрезвычайно далеки от нас, но очень многие из них в пределах досягаемости.

Исследование:

19 января 2006 года NASA запустило космический аппарат "Новые Горизонты" ради изучения Плутона, его спутников и одного или двух объектов Пояса Койпера. По состоянию на ноябрь 2016 года этот космический аппарат уже пролетел мимо карликовой планеты Плутон и отправил обратно чёткие изображения поверхности этого небесного тела.


Карликовая планета Плутон. Предоставлено: NASA.

Ещё более захватывающим является тот факт, что небесные обзоры других звёздных систем указывают на то, что наша Солнечная Система не уникальна. Начиная с 2006 года были открыты и другие "Пояса Койпера" (то есть ледяные обломки) вокруг других звёздных систем. Они, кажется, делятся на две категории, широкие пояса с радиусом более 50 астрономических единиц и узкие пояса (как наш собственный Пояс Койпера) с радиусом от 20 до 30 астрономических единиц и относительно чёткими границами.



По данным инфракрасных обзоров неба, 15-20% звёзд, похожих на Солнце, имеют массивные структуры, подобные Поясу Койпера. Большинство из них кажутся довольно молодыми, но две звёздных системы - HD 139664 и HD 53143, которые наблюдались с помощью Космического Телескопа "Хаббл" в 2006 году - оцениваются в 300 миллионов лет.

Огромный и малоисследованный Пояс Койпера является источником многих комет и считается отправной точкой всех короткопериодических комет (то есть с орбитальными периодами до 200 лет). Наиболее известные из них - это Комета Галлея, которая была активной в последние 16 000 - 200 000 лет.

Будущее Пояса Койпера:

Когда Койпер первоначально предположил существование пояса объектов за орбитой Нептуна, он указывал на то, что такой пояс нигде больше не существовал. Конечно, последующие открытия доказали, что это неверно. Но кое-что в словах Койпера было определённо верно - это идея того, что транснептуновые объекты не простирались бесконечно. Как объяснил Майк Браун:

Мы называем его поясом, но это очень широкий пояс. Это что-то вроде протяжённости в 45 градусов неба - это большой волок вещества, который просто месили и месили Нептуном. И в эти дни, вместо создания всё большего и большего небесного тела, они просто сталкиваются и медленно перемалываются в пыль. Если мы вернёмся через сотню миллионов лет, у нас не останется Пояса Койпера.

Учитывая потенциал открытия, многие учёные и астрономы с нетерпением ждут того дня, когда мы сможем подробно изучить Пояс Койпера. Надеемся, что "Новые Горизонты" помогут нам в этом. Мы дадим вам знать об этом в постоянно публикуемых новостях о нашей Вселенной.


Название прочитанной вами статьи "Что такое Пояс Койпера?".

Похожие статьи:
Категория: Космический справочник | Просмотров: 3037 | Теги: Пояс Койпера | Рейтинг: 0.0/0
Читайте также:
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]