Факты и история о поясе Койпера

Здравствуйте, друзья!

Сегодня я вам расскажу об интересном космическом поясе — поясе Койпера.

Пояс Койпера (также известный как пояс Койпера-Эджворта) представляет собой дискообразную область, расположенную во внешней части Солнечной системы, за орбитой Нептуна.

Он простирается от орбиты Нептуна на расстоянии около 30 астрономических единиц (а. е.) до примерно 50 а. е. от Солнца и содержит сотни миллионов небольших ледяных тел, которые, как считается, остались в результате образования внешних планет.

Факты о поясе Койпера

• Пояс Койпера содержит миллионы ледяных объектов. Они бывают всех размеров, от небольших кусков льда до крупных объектов диаметром около 100 километров и более;
• Пояс Койпера был назван в честь астронома Джерарда Койпера (Gerard Kuiper). Иногда его также называют поясом Эджворта-Койпера в честь Кеннета Эджворта (Kenneth Edgeworth);
• По оценкам, около 35 000 объектов пояса Койпера имеют диаметр более 100 километров. Это в несколько сотен раз превышает количество и массу объектов, обнаруженных в поясе астероидов;
• В поясе Койпера может быть до 100 миллионов мелких и тусклых объектов диаметром до 20 километров. Однако последующее наблюдение космического телескопа Хаббла не смогло это подтвердить;
• Три официально признанные карликовые планеты расположены в поясе Койпера. Это Плутон, Хаумеа и Макемаке;
• Крупнейший объект в поясе Койпера — карликовая планета Плутон. Ее статус как части пояса привел к тому, что в 2006 году планета была реклассифицирована как «карликовая планета»;
• Эрида, которая массивнее Плутона, расположена в рассеянном диске. Хотя считается, что изначально она был найден в поясе Койпера;
• Спутник Нептуна — Тритон также крупнее Плутона. Считается, что он был захвачен из пояса Койпера из-за гравитационных столкновений;
• В 1983 году корабль NASA «Pioneer 10» стал первым космическим кораблем, вошедшим в пояс Койпера. До этого, между 1972 и 1973 годами, он также первым пересек пояс астероидов;
• Миссия НАСА «Новые горизонты» — первая миссия, посвященная поясу Койпера. Он пролетел мимо Плутона в июле 2015 года. Он также исследовал Плутон, Харон и другие спутники. «Новые горизонты» теперь продолжает свой курс к другим объектам в поясе и за его пределами.

Пояс Койпера

Пояс Койпера — это область пространства.

Он расположен во внешней Солнечной системе за орбитой Нептуна.

Этот большой рой объектов образует кольцо в форме пончика.

Как и пояс астероидов, он населен объектами, оставшимися от формирования Солнечной системы.

Хотя есть сходство, эти два региона также очень разные.

В то время как пояс астероидов расположен во внутренней части Солнечной системы, пояс Койпера лежит за орбитой Нептуна.

Он в 20 раз больше пояса астероидов и от 20 до 200 раз массивнее.

Пояс Койпера — это очень холодная и темная область, простирающаяся между 30 и 55 астрономическими единицами от Солнца.

Одна астрономическая единица — это расстояние между Землей и Солнцем или примерно 93 миллиона миль.

Теперь возьмите это расстояние, но в 30-50 раз больше.

Вот как далек пояс Койпера!

А вы знали?

Считается, что некоторые из больших спутников Солнечной системы находятся в поясе Койпера.

Примерами являются Тритон и Феба, которые, вероятно, были захвачены Нептуном и Сатурном соответственно.

Пояс астероидов в основном состоит из скалистых объектов.

С другой стороны, пояс Койпера в основном населен ледяными объектами и кометами.

На внешних участках пояса Койпера находится рассеянный диск.

Основная часть пояса Койпера динамически устойчива, но рассеянный диск динамически активен.

Объекты в рассеянном диске имеют очень эллиптические орбиты, которые также сильно наклонены.

На самом деле эта зона считается источником короткопериодических комет.

Кометы этого типа обращаются вокруг Солнца менее чем за 200 лет.

Комета Галлея является примером короткопериодической кометы.

На краю Солнечной системы

Итак, является ли пояс Койпера концом Солнечной системы?

Нет.

Пояс астероидов и пояс Койпера отличаются от гипотетического облака Оорта.

Далеко за поясом Койпера находится сферическая оболочка, называемая облаком Оорта.

Как и пояс Койпера, облако Оорта также состоит из ледяного космического мусора.

Однако он образует не диск, а оболочку.

Мы можем думать об этом как о большом пузыре, который окружает все в Солнечной системе.

Проще говоря, наша Солнечная система устроена следующим образом:

Облако Оорта мы не наблюдали напрямую из-за большого расстояния.

Тем не менее, самым убедительным доказательством его существования является то, что он должен быть источником многих долгопериодических комет за Плутоном.

Примером этого является комета Хейла-Боппа, которая совершает оборот вокруг Солнца примерно за 2520 лет.

Кроме того, некоторые астрономы считают, что большой и далекий планетоид Седна происходит из внутреннего облака Оорта.

Пояс Койпера во времени

Основная часть пояса Койпера начинается на орбите Нептуна.

Существование пояса Койпера предполагалось давно.

Все началось в 1930 году, когда был открыт Плутон.

Ученые считают, что Плутон может быть не одинок, и они правы.

Мы часто слышим имена Кеннета Эджворта и Джерарда Койпера, когда говорим о поясе Койпера.

Они не являются первооткрывателями упомянутого околозвездного диска.

Однако их представления об этом были одними из самых известных.

Астроном-теоретик Кеннет Эджворт опубликовал статью в 1943 году.

Он предположил наличие небольших тел за пределами Нептуна, которые являются остатками Солнечной туманности.

В 1951 году у голландского астронома Герарда Койпера также была похожая гипотеза.

Со временем сформировалось множество других теорий.

Хотя он не предсказал его существование, пояс был назван в честь Джерарда Койпера.

Иногда его также называют поясом Эджворта-Койпера.

Американский астроном Фред Уиппл (Fred Whipple) также внес большой вклад в понимание пояса Койпера.

Его гипотеза «грязного снежного кома» также предполагала наличие этой области, которую он назвал «кометным поясом».

А вы знали?

Идея о том, что объекты существуют вместе с Плутоном, существовала давно.

У многих людей есть разные теории по этому поводу.

Из-за этого никому не приписывают первоначальное предложение этой идеи.

Происхождение и формирование

Астрономы называют небольшие объекты Солнечной системы планетезималями.

Этот космический мусор существует с момента образования Солнечной системы.

Большинство из них объединились, чтобы сформировать Солнце.

Те, что остались, сформировали планеты.

В то время как некоторые планеты были сформированы, некоторые, возможно, не смогли успешно собраться вместе.

Это относится к области пояса Койпера.

Ледяные объекты в этом регионе, скорее всего, скопились вместе, образовав планету.

Однако гравитация Нептуна всколыхнула их и нарушила процесс.

То же самое верно и для пояса астероидов.

Если бы Юпитера не было, в этом регионе могла образоваться и другая планета.

Из-за Юпитера и Нептуна объекты в поясе астероидов и поясе Койпера не смогли слиться.

Тем не менее, эти более мелкие объекты остаются на орбите вокруг Солнца.

Планетарная миграция

Астрономы считают, что Уран и Нептун могли сформироваться ближе к Солнцу, чем их нынешнее положение.

Они были вытеснены наружу из-за смещения орбит Юпитера и Сатурна.

Согласно Модели Ниццы, в ранней Солнечной системе внешние планеты двигались внутрь и наружу.

Очень похоже на небесный танец, верно?

Орбитальный резонанс между Юпитером и Сатурном нарушил орбиты Урана и Нептуна.

В конечном итоге ледяные гиганты были отправлены дальше от Солнца.

Мигрируя, они дестабилизировали меньшие тела вокруг себя.

Эти планетезимали были рассеяны внутрь, а некоторые были отброшены дальше.

Некоторые из планетезималей, которые двигались внутрь, были захвачены планетами-гигантами и стали их лунами.

Пояс Койпера потерял большую часть своего первоначального материала из-за миграции газовых гигантов.

По оценкам, потерянный материал примерно в 7-10 раз превышает массу Земли.

Обнаружение объектов пояса Койпера (ОПК)

Многое в темной и далекой области пояса Койпера было загадкой до 1992 года.

Именно тогда был обнаружен второй Койпер после Плутона.

Двое ученых, Дэвид Джуитт (David Jewitt) и Джейн Луу (Jane Luu), считали, что Вселенная не пуста.

Из-за этого они начали поиск астрономических объектов за пределами орбиты Нептуна.

Они начали сканировать небо в 1987 году, используя телескопы из разных обсерваторий.

Пара провела свое исследование с компаратором мигания, как Клайд Томбо (Clyde Tombaugh), когда он открыл Плутон.

Они проводили свои исследования в Национальной обсерватории Китт-Пик (KPNO) в Аризоне и Межамериканской обсерватории Серро-Тололо (CTIO) в Чили.

Позже они перевели учебу в Гавайский университет.

А вы знали?

Centaurus — это другой тип объектов, которые вращаются вокруг Солнца между Юпитером и Нептуном.

Они, вероятно, из пояса Койпера, но были вытолкнуты внутрь гравитацией Нептуна.

В 1992 году Джуитт и Луу наконец нашли кандидата в ОПК, который находился в 44 а. е. от Солнца.

На таком расстоянии этот красноватый объект был даже дальше, чем Плутон (39,5 а. е.).

Двое первооткрывателей хотели назвать этот объект «Smiley».

Однако это имя уже было присвоено астероиду «1613 Smiley».

Вместо этого он был условно обозначен (15760) «1992 QB1».

В 2018 году ему было присвоено постоянное название «15760 Albion».

Наследие открытия Альбиона привело к открытию многих других транснептуновых объектов (ТНО).

Фактически, в 2018 году было известно более 2000 ОПК.

Объекты в поясе Койпера можно разделить на два больших класса: классические и резонансные.

Они сгруппированы на основе влияния Нептуна на их орбиты.

Классические ОПК

Классические ОПК также называют «cubewanos».

Они лежат на среднем расстоянии от 40 до 50 а. е. от Солнца.

По сравнению с другими объектами пояса кубевано имеют относительно круглые орбиты, которые не сильно наклонены.

Кроме того, их орбиты не контролируются влиянием Нептуна.

Есть два типа классической ОПК: холодные и горячие.

Холодные классические ОПК

Холодные классические ОПК имеют орбиты с низким эксцентриситетом и наклонением.

Они относительно более круглые и не наклонены к плоскости планет.

Поскольку их орбиты не вытянуты, они в основном остаются на одном и том же расстоянии от Солнца.

К этой популяции относится большинство классических тел.

Горячие классические ОПК

Орбиты горячих классических ОПК более эллиптические и наклонные.

Поскольку их орбиты вытянуты, будут времена, когда они будут ближе к Солнцу.

В некоторых частях своих орбит они также будут дальше.

Горячие классические ОПК взаимодействовали с гравитацией Нептуна в прошлом, из-за чего их орбиты наклонялись и вытягивались.

Напротив, холодные классические ОПК никогда не приближались к планете-гиганту.

Из-за этого их орбиты остаются невозмущенными.

Резонансные ОПК

Объекты, занимающие более сильные резонансы, отмечены красным цветом.

Резонансные ОПК имеют орбиты, которые находятся в стабильном и повторяющемся образце с Нептуном.

Это означает, что за каждое определенное количество оборотов, которые они завершают, Нептун также завершает определенное количество.

Это больше похоже на соотношение.

Например, Плутон находится в резонансе 2:3 с Нептуном.

Это означает, что он совершает 2 оборота вокруг Солнца на каждые 3 оборота Нептуна.

Помимо этого, есть и другие резонансы, такие как 1:1, 1:2 и 2:5.

Эти числа можно записать и по-другому, например, 3:2 для Нептуна и Плутона.

Поскольку транснептуновые объекты имеют более длительный период обращения, чем Нептун, им соответствует меньшее число.

Платин (Plutinos)

Как и Плутон, многие объекты находятся в том же резонансе 2:3 с Нептуном.

Из-за этого была создана категория Plutinos.

Большинство резонансных объектов относятся к этой категории.

По состоянию на февраль 2020 года подтверждено уже 383 plutinos.

Выдающиеся объекты пояса Койпера

Открытие одного ОПК может привести к лучшему пониманию других.

Этих объектов очень много, но ниже приведены некоторые из самых известных.

Плутон

Плутон когда-то был девятой планетой в нашей Солнечной системе.

В 2006 году она была реклассифицирована как карликовая планета, так как не «зачистила окрестности» вокруг своей орбиты.

Это был первый ОПК, который был обнаружен.

Плутон — самая большая карликовая планета, но по массе уступает только «Эриде».

Он находится примерно в 40 а. е. от Солнца.

Год в этом далеком мире длится примерно 248 земных лет.

Однако день здесь длится всего около 6 часов.

Плутон в 5,5 раз меньше Земли.

Кроме того, он меньше нашей Луны.

Одной из его самых отличительных особенностей является ледник в форме сердца под названием Томбо Реджо (Tombaugh Regio).

Эта особенность примерно размером с Техас и Оклахому.

На Плутоне голубое небо, высокие горы и разреженная атмосфера.

Там тоже идет снег, но вместо белого он красного цвета.

У этого карлика 5 лун: Харон, Гидра, Кербер, Никс и Стикс.

Макемаке

Макемаке — еще одна карликовая планета в поясе Койпера.

Находится примерно в 45 а. е. от Солнца.

На таком расстоянии солнечному свету требуется 6 часов 20 минут, чтобы добраться до нее.

День в этом холодном мире примерно такой же продолжительности, как и земной, но год здесь длится 305 земных лет.

Макемаке была открыта в 2005 году.

Вместе с Эридой это одна из причин создания категории карликовых планет.

После Плутона это второй по яркости ОПК, который мы можем видеть на Земле.

Кроме того, у него есть предварительная луна по прозвищу «MK2».

Хаумеа

Хаумеа — карликовая планета уникальной формы в поясе Койпера.

Она примерно такого же размера, как Плутон.

Поскольку она вращается очень быстро, ее форма исказилась, и теперь она выглядит как яйцо.

Ее открытие было довольно спорным, потому что две команды взяли на себя ответственность за ее открытие.

Хаумеа находится в 43 а. е. от Солнца.

Она вращается каждые 4 часа, что делает ее одним из самых быстро вращающихся крупных тел в Солнечной системе.

Год в Хаумеа эквивалентен примерно 283 годам на Земле.

У него есть две известные луны, Хииака и Намака.

Квавар

Квавар — планетоид в поясе Койпера.

Этот объект, обнаруженный в 2002 году, имеет диаметр примерно 1121 километров (697 миль).

В то время это был самый большой объект, обнаруженный с момента открытия Плутона.

Из-за этого его прозвали «Объект X» в связи с теоретической «Планетой X».

Спустя годы были обнаружены объекты больше Квавара, такие как Эрида и Хаумеа.

Квавар движется по почти круговой орбите и не находится в резонансе с Нептуном.

В 2007 году вокруг него была обнаружена луна.

Этот естественный спутник называется «Weywot».

Оркус

Оркус — это платино, что означает, что он находится в резонансе 2:3 с Нептуном, как и Плутон.

Он был обнаружен в 2004 году, хотя самые ранние изображения до открытия можно проследить до 1951 года.

Он расположен примерно в 39 а. е. от Солнца и совершает полный оборот за 245 лет.

У Оркуса есть большая луна под названием «Вант».

Этот естественный спутник вдвое меньше Оркуса.

Фактически, это третий по величине спутник после Нептуна.

Аррокот

Аррокот — это ОПК, который выглядит как снеговик.

Находится примерно в 45 а. е. от Солнца.

Этот объект имеет важное значение в истории освоения космоса.

В 2019 году мимо него пролетел космический корабль НАСА «Новые горизонты».

Пока что это самый дальний и самый старый объект в Солнечной системе, который посетил искусственный космический корабль.

Arrokoth — двоичный контакт.

Это означает, что он состоит из двух тел, которые соединились вместе.

Две планетезимали, составляющие его, имеют диаметр 21 километр (13 миль) и 15 километров (9 миль).

Аррокот был обнаружен в 2014 году.

В то время о нем еще многое было неизвестно.

Кроме того, у него еще не было официального названия, поэтому его прозвали «Ultima Thule».

Он стал первой целью «Новых горизонтов» после успешного облета Плутона.

Вечно неуловимая Планета Девять

Объекты в поясе Койпера имеют странные орбиты.

В то время как некоторые из них стабильны, на некоторых также влияет Нептун, если они подходят слишком близко к планете.

Загадка, однако, на этом не заканчивается.

Экстремальные транснептуновые объекты — это тела, находящиеся далеко за пределами Нептуна.

Неизвестно, что на них влияют какие-либо известные планеты-гиганты.

Однако орбиты этих объектов сгруппированы таким образом, как будто на них влияет неизвестная планета.

Эта гипотетическая планета называется «Планетой Девять».

Ученые не видели «Планету Девять».

Однако они предположили о ее существовании из-за гравитационного воздействия на другие ОПК.

Предполагается, что эта гипотетическая планета будет в 5-10 раз массивнее Земли.

Кроме того, считается, что она находится в 400-800 раз дальше от Солнца.

До сих пор исследования неба не обнаружили Планету Девять.

Ее существование еще не доказано, но и не опровергнуто.

Исследования и миссии

Космический корабль НАСА «Новые горизонты» стал первой миссией по исследованию пояса Койпера.

Он стартовал 19 января 2006 г. и совершил облет Плутона 14 июля 2015 г.

После этого он продолжил изучение среды пояса Койпера.

Космический корабль обнаружил три потенциальных цели после Плутона.

Первая цель по прозвищу «Ultima Thule» была выбрана 26 августа 2015 года.

Он совершила облет этого объекта в 2019 году.

Сейчас это маленькое тело известно как «486958 Arrokoth».

Никакие другие миссии к поясу Койпера не следовали за «Новыми горизонтами».

Тем не менее, многие специалисты проводили различные исследования для расчета концептуальных миссий.

Среди рассматриваемых целей — «50000 Quaoar», «28978 Ixion» и «47171 Lempo».

Более интересные факты о поясе Койпера

• Мы впервые увидели пояс Койпера в 1930 году, когда был открыт Плутон. Однако только в 1992 году, «1992 QB1», был известен второй объект пояса Койпера. Разница в 62 года!
• Термин «cubewano» для классических ОПК был получен из «1992 QB1». Поскольку ему не было присвоено имя до 2018 года, подобные объекты, обнаруженные позже, были названы в его честь «QB1» (cubewanos);
• Плутон называют «королем пояса Койпера». Он заслужил это звание, потому что является самым большим объектом в поясе Койпера;
• Плутон все еще классифицировался как планета, когда космический корабль «Новые горизонты» взлетел 19 января 2006 года. К тому времени это была единственная неисследованная планета в Солнечной системе. 24 августа того же года Международный астрономический союз (МАС) обнародовал свою новую классификацию;
• У некоторых карликовых планет в поясе Койпера есть атмосферы. Однако они очень тонкие. Когда высокоэллиптическая орбита уносит эти объекты очень далеко от Солнца, их тонкая атмосфера разрушается;
• У карликовых планет Койпера есть свои спутники. Плутон имеет 5 спутников, Хаумеа — 2, а Макемаке — 1 временный спутник. Кроме того, вокруг Хаумеа даже есть кольцо!
• По мнению астрономов, вокруг как минимум девяти других звезд есть структуры, похожие на пояс Койпера. Космический телескоп Хаббл наблюдал диски вокруг звезд «HD 138664» в созвездии Люпус и «HD 53143» в созвездии Киля.

Если у вас остались вопросы или вы хотите оставить комментарий по этой статье - напишите его в разделе комментариев ниже.

До скорых встреч! Заходите!