KAS YRA KUIPERIO DIRŽAS?

Send

Dr. Mes paprašėme jo padėti mums paaiškinti šį neįprastą mūsų saulės sistemos regioną.

Netrukus po to, kai 1930 m. Vasario 18 d. Clyde'as Tombaugh'as atrado Plutoną, astronomai ėmė teoretikuoti, kad Plutonas nėra vienas išorinėje Saulės sistemoje. Laikui bėgant, jie pradėjo postuliuoti, kad regione yra kitų objektų, kuriuos jie suras iki 1992 m. Trumpai tariant, Kuiperio juostos - didelio šiukšlių lauko Saulės sistemos pakraštyje - egzistavimas buvo teorizuotas dar prieš tai. kada nors atrado.

Apibrėžimas:

Kuiperio juosta (dar žinoma kaip Edgeworto – Kuiperi diržas) yra Saulės sistemos regionas, esantis už aštuonių pagrindinių planetų, besitęsiantis nuo Neptūno orbitos (esant 30 AU) iki maždaug 50 AU nuo Saulės. Jis yra panašus į asteroido diržą tuo, kad jame yra daug mažų kūnų, visų Saulės sistemos formavimosi liekanų.

Tačiau skirtingai nuo asteroido diržo, jis yra daug didesnis - 20 kartų platesnis ir nuo 20 iki 200 kartų masyvesnis. Kaip paaiškina Mike'as Brownas:

Kuiperio juosta yra kūnų, esančių už Neptūno orbitos, kolekcija, kuri, jei nieko daugiau nebūtų nutikę, jei Neptūnas nebūtų susiformavęs ar viskas būtų buvę šiek tiek geriau, galbūt jie galėtų susiburti patys ir suformuoti kitą planetą anapus Neptūno. Vietoje to, Saulės sistemos istorijoje, kai Neptūnas susiformavo, šie objektai negalėjo susilieti, taigi, tai tik šios medžiagos juosta, esanti už Neptūno ribų.

Atradimas ir įvardijimas:

Netrukus po to, kai Tombaugh atrado Plutoną, astronomai ėmė galvoti apie Trans-Neptūno objektų populiacijos egzistavimą išorinėje Saulės sistemoje. Pirmasis tai pasiūlė Freckrickas C. Leonardas, kuris ėmė teigti, kad už Plutono egzistuoja „ultraneptūnų kūnai“, kurie dar nebuvo dar atrasti.

Tais pačiais metais astronomas Arminas O. Leuschneris pasiūlė, kad Plutonas „gali būti vienas iš daugelio dar neatrastų ilgalaikių planetų objektų“. 1943 m Didžiosios Britanijos astronomijos asociacijos žurnalas, Kennethas Edgeworthas toliau paaiškino šią temą. Anot Edgewortho, pirmykščio Saulės ūko, esančio už Neptūno ribų, medžiaga buvo per plačiai išdėstyta, kad kondensuotųsi į planetas, ir todėl gana sutirštėjo į daugybę mažesnių kūnų.

1951 m., Žurnale Astrofizika, olandų astronomas Gerardas Kuiperis spėliojo apie panašų diską, susikūrusį Saulės sistemos evoliucijos pradžioje. Retkarčiais vienas iš šių objektų įskris į vidinę Saulės sistemą ir taps kometa. Šios „Kuiperio juostos“ idėja prasminga astronomams. Tai ne tik padėjo paaiškinti, kodėl Saulės sistemoje nebuvo didelių planetų, bet ir patogiai apgaubė paslaptį, iš kur atsirado kometos.

1980 m., Mėnesiniuose Karališkosios astronomijos draugijos pranešimuose, Urugvajaus astronomas Julio Fernándezas spėliojo, kad kometos diržas, kurio plotas yra nuo 35 iki 50 AU, bus reikalingas norint kompensuoti stebimą kometų skaičių.

Tęsdamas Fernándezo darbą, 1988 m. Kanados astronomų komanda (Martino Duncano, Tomo Quinno ir Scoto Tremaine'o komanda) atliko daugybę kompiuterinių modeliavimų ir nustatė, kad Oorto debesis negali aprėpti visų trumpalaikių kometų. Su „diržu“, kaip aprašė Fernández, pridėjus prie kompozicijų, modeliavimas atitiko stebėjimus.

1987 m. Astronomas Davidas Jewittas (tada MIT) ir tuometinė magistrantė Jane Luu pradėjo naudoti teleskopus Kitt Peak nacionalinėje observatorijoje Arizonoje ir Cerro Tololo Amerikos Amerikos observatorijoje Čilėje, norėdami atlikti išorinės saulės sistemos paiešką. 1988 m. Jewitt persikėlė į Havajų universiteto astronomijos institutą, o vėliau Luu prisijungė prie jo dirbti universiteto Mauna Kea observatorijoje.

Po penkerių metų paieškų, 1992 m. Rugpjūčio 30 d., Jewitt ir Luu paskelbė „Kandidato Kuiperio juostos objekto atradimą“ (15760) 1992 m. QB1. Po šešių mėnesių jie atrado antrą objektą regione (181708) 1993 m. Sektų daug, daug daugiau ...

1988 m. Rašinyje Tremaine'as ir jo kolegos hipotetinį regioną už Neptūno pavadino „Kuiperio diržu“, matyt, dėl to, kad Fernández savo darbo pradiniame sakinyje vartojo žodžius „Kuiper“ ir „kometos diržas“. Nors tai ir liko oficialiu pavadinimu, astronomai kartais naudoja alternatyvų vardą Edgeworth-Kuiper diržą, kad įvertintų Edgeworthą už jo ankstesnį teorinį darbą.

Tačiau kai kurie astronomai nuėjo taip toli, kad tvirtino, kad nė vienas iš šių vardų nėra teisingas. Pavyzdžiui, Brianas G. Marsdenas - britų astronomas ir ilgametis Mažosios planetos centro (MPC) direktorius Harvardo-Smithsoniano astrofizikos centre - teigė, kad „Nei Edgeworthas, nei Kuiperis nerašė apie nieką nuotoliniu būdu, kaip tai, ką matome dabar, bet Fredas Whipple'as (amerikiečių astronomas, kuris iškėlė kometos „purvinas sniego gniūžtė“ hipotezę) padarė “.

Be to, Davidas Jewittas komentavo, kad: „Jei kas ... Fernández beveik nusipelno pagyrimo numatant Kuiperio juostą“. Dėl ginčų, susijusių su jo pavadinimu, kelioms mokslinėms grupėms dirže esantiems objektams rekomenduojamas terminas trans-Neptūno objektas (TNO). Tačiau kiti mano, kad to nepakanka, nes tai gali reikšti bet kurį objektą, esantį už Neptūno orbitos, o ne tik objektus Kuiperio juostoje.

Sudėtis:

Kuiperio juostoje buvo aptikta daugiau nei tūkstantis objektų, ir teorija rodo, kad yra net 100 000 objektų, didesnių nei 100 km skersmens. Atsižvelgiant į jų mažą dydį ir labai didelį atstumą nuo Žemės, labai sunku nustatyti cheminį KBO sudėtį.

Tačiau spektrografiniai šio regiono tyrimai nuo jo atradimo paprastai parodė, kad jo narius daugiausia sudaro ledai: lengvųjų angliavandenilių (tokių kaip metanas), amoniako ir vandens ledo mišinys - kompozicija, kuria jie dalijasi su kometomis. Pradiniai tyrimai taip pat patvirtino plačią KBO spalvų gamą - nuo neutralios pilkos iki giliai raudonos.

Tai rodo, kad jų paviršius yra sudarytas iš daugybės junginių, nuo nešvarių ledų iki angliavandenilių. 1996 m. Robertas H. Brownas ir kt. gauti spektroskopiniai duomenys apie KBO 1993 SC, atskleidžiantys, kad jo paviršiaus sudėtis yra labai panaši į Plutono, taip pat Neptūno mėnulio Tritono, turinčio didelius kiekius metano ledo, sudėtį.

Vandens ledas aptiktas keliose KBO, įskaitant 1996 m₆₆, 38628 Huya ir 20000 Varuna. 2004 m. Mike'as Brownas ir kt. nustatė kristalinio vandens ledo ir amoniako hidrato egzistavimą viename iš didžiausių žinomų KBO, 50000 Quaoar. Abi šios medžiagos būtų sunaikintos per Saulės sistemos amžių, kas rodo, kad „Quaoar“ neseniai buvo atnaujintas vidinio tektoninio aktyvumo arba meteorito poveikio dėka.

Jei norite, kad Plutono įmonė neatsirastų Kuiperio juostoje, verta paminėti daugybę kitų objektų. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus ir Eris yra dideli apledėję kūnai dirže. Keli iš jų net turi savo mėnulius. Jie visi yra be galo toli ir, vis dėlto, labai pasiekiami.

Tyrinėjimas:

2006 m. Sausio 19 d. NASA paleido Nauji horizontai kosminis zondas, skirtas tyrinėti Plutoną, jo mėnulius ir vieną ar du kitus Kuiperio juostos objektus. Nuo 2015 m. Sausio 15 d. Erdvėlaivis pradėjo artėti prie nykštukinės planetos ir tikimasi, kad jis padarys skraidymą iki 2015 m. Liepos 14 d. Kai jis pasieks zoną, astronomai taip pat tikisi keleto įdomių Kuiperio juostos nuotraukų.

Dar labiau jaudina tai, kad kitų saulės sistemų tyrimai rodo, kad mūsų saulės sistema nėra unikali. Nuo 2006 m. Aplink devynias kitas žvaigždžių sistemas buvo rasta kitų „Kuiperio juostų“ (t. Y. Ledinių šiukšlių diržų). Panašu, kad jie skirstomi į dvi kategorijas: platūs diržai, kurių spindulys didesnis nei 50 AU, ir siauri diržai (pvz., Mūsų pačių Kuiperio juosta), kurių spindulys yra nuo 20 iki 30 AU ir santykinai aštrių ribų.

Remiantis infraraudonųjų spindulių tyrimais, manoma, kad 15–20% saulės tipo žvaigždžių yra masyvi Kuiperio juostos tipo struktūra. Panašu, kad dauguma jų yra gana jauni, tačiau dviejų žvaigždžių sistemoms - HD 139664 ir HD 53143, kurios buvo stebimos Hablo kosminiu teleskopu 2006 m. - yra 300 milijonų metų.

Didžiulis ir neištyrinėtas Kuiperio diržas yra daugelio kometų šaltinis ir, manoma, kad jis yra visų periodinių ar trumpalaikių kometų (t. Y., Kurių orbita trunka 200 metų ar mažiau), pradžios taškas. Garsiausia iš jų yra Halley's Comet, kuri veikia pastaruosius 16 000–200 000 metų.

Kuiperio juostos ateitis:

Kai iš pradžių spėliojo apie objektų, esančių už Neptūno, diržą, Kuiperis nurodė, kad toks diržas greičiausiai neegzistuoja. Žinoma, vėlesni atradimai įrodė, kad tai neteisinga. Tačiau vienas dalykas, dėl kurio Kuiperis buvo teisus, buvo mintis, kad šie Trans-Neptūno objektai neišsilaikys amžinai. Kaip paaiškina Mike'as Brownas:

Mes tai vadiname diržu, tačiau tai yra labai platus diržas. Tai yra kažkas panašaus į 45 laipsnių plotį danguje - tai didelis medžiagos srautas, kurį ką tik surinko ir sumedžiojo Neptūnas. Šiomis dienomis, užuot padarę didesnį ir didesnį kūną, jie tiesiog susiduria ir lėtai šlifuojasi dulkėse. Jei grįšime dar po šimto milijonų metų, Kuiperio juostos neliks.

Turėdami omenyje atradimo potencialą ir tai, ką nuodugnus tyrimas galėtų išmokyti mūsų ankstyvosios Saulės sistemos istorijos, daugelis mokslininkų ir astronomų laukia dienos, kai galėsime išsamiau išnagrinėti Kuiperio juostą. Tikimės, kad Nauji horizontai misija yra tik ateinančių dešimtmečių šio paslaptingo regiono tyrimų pradžia!

Žurnale „Space Magazine“ turime daug įdomių straipsnių, susijusių su išorine saulės sistema ir trans-Neptuniono objektais (TNO).

Ir būtinai peržiūrėkite šį straipsnį apie Eriso planetą, naujausią nykštukinę planetą ir didžiausią aptinkamą TNO.

O astronomai tikisi mūsų Saulės sistemoje atrasti dar dvi dideles planetas.

„Space Magazine“ taip pat turi pilno laikotarpio interviu su Mike'u Brownu iš „Caltech“.