Где находится и из чего состоит Пояс Койпера? Пояс кеплера
Пояс Койпера - окраина Солнечной системы
Рисунок астероида из пояса Койпера
Когда мы смотрим в чёрное небо, то понимаем, что светящиеся точки бесконечно малы по сравнению с тёмной пустотой. Чаще любуемся звёздами, реже наблюдаем планеты, но они не единственные жители космоса. В этой кажущейся пустоте находятся целые миры, скопления, огромные семьи небесных тел.
Что из себя представляет пояс
Пояс Койпера — ледяной мир на окраине Солнечной системы. Это пространство, состоящее из малых объектов. Многие из них меньше нашей подружки — Луны. Пояс расширяется за орбитой Нептуна и выглядит, как пончик: толстенький и круглый.
Учёные считают Пояс Койпера родным домом комет. Там рождаются короткопериодические кометы. Они проходят по орбите менее, чем за 200 лет.
Количество жителей ледяного семейства неизвестно. Предполагаются сотни тысяч объектов и триллион комет. На данный момент подтверждено существование 1300.
Объекты пояса Койпера
Карликовые планеты, принадлежащие Поясу Койпера, обладают тоненькими атмосферами, которые разрушаются, по мере отдаления планеты от Солнца. У некоторых из них есть крошечные спутницы — луны. Особенные из них, больше Плутона. Из-за этого факта Плутон лишили статуса планеты. Совершенно понятно, что в ледяном мире жизни быть не может.
Новые Горизонты на фоне Плутона и Харона
В 2015 году учёные надеются узнать много нового о поясе Койпера от космической миссии «Новые горизонты», которая приближается к Плутону.
Его открыли, потому что очень этого хотели
Строение Солнечной системы
Астрономы только предполагали наличие объектов за Плутоном. Споры велись весь двадцатый век. В 1943 г. Кеннет Эджворт выдвинул гипотезу, что кометы, посещающие Солнечную систему, это небесные тела, проживающие за её внешней границей. По неизвестным причинам они покидают привычные места и путешествуют ближе к Солнцу. Своё имя Пояс Койпера получил от Джерарда Койпера. Астроном говорил о возможности наличия диска из множества ледяных тел, но считал влияние Плутона достаточно сильным. Предполагал, что Плутон рассеял тела к далёкому облаку Оорта.
По мере того, как учёные обнаруживали на орбитах Урана, Сатурна, Нептуна ледяные планетоиды, гипотеза об огромном скоплении таких тел крепла и ждала своего подтверждения. Доказательство нашли Девид Джуит и Джейн Лу. Пять лет фотографировали и изучали кажущуюся пустоту. В августе 1992 года они увидели первый объект пояса Койпера, затем, через шесть месяцев, второй объект. Сейчас, в ходе исследования известных тел, продолжают открывать всё новые и новые объекты.
Жители Пояса Койпера
Карликовые планеты
Астрономы называют тела в этой области — объект пояса Койпера, сокращённо ОПК. Исследования ОПК основываются на параметрах отражающей поверхности. Так определяют размер. По составу ОПК содержат, в замороженном состоянии, углекислый лёд, азот, метан, аммиак, метанол, возможно воду. Точное количество обитателей пояса неизвестно. При открытии нового объекта, учёные классифицируют его, как планету или астероид. На это уходят годы, потому что видимость ограничена, сведения минимальны и чаще, приходится основываться на предположениях.
Хаумеа
Хаумеа со спутниками
Наиболее необычным ОПК является Хаумеа. Предполагают, что она образовалась от сильнейшего удара в результате столкновения. Сейчас Хаумеа и её две маленькие луны, Хииака и Намака, кружатся с поразительной скоростью — один оборот вокруг оси за четыре часа. За счёт такого стремительного вращения Хаумеа похожа на мяч для регби.
Седна
Седна
Планета Седна названа в честь ледяной эскимоской богини. Период её вращения 10500 лет. Она отдаляется от Солнца в самую холодную область системы. Седну не всегда причисляют к ОПК, потому что она путешествует значительно дальше, но открыта благодаря изучению Пояса Койпера.
Эрида
Эрида и Дисномия
Карликовая планета Эрида меньше Плутона на 10%. Она совершает оборот вокруг Солнца за 560 лет. Имеет спутницу — луну Дисномию.
Плутон
Анимация вращения Плутона и Харона
Плутон самый известный ОПК. Долгое время его считали ледяным изгнанником на окраине системы. Сейчас, он член многочисленного семейства карликовых планет. Им дали название «плутинос», за наличие схожих характеристик.
Харон
Плутон и Харон
Харон ближайший спутник Плутона. Они настолько влияют друг на друга, что учёные дали им определение «двойной планеты». Атмосферы планет связаны между собой. Однако, они отличаются по своему составу. Харон покрыт водяным льдом, а Плутон — азотным.
Квавар
Квавар
Квавар один из крупнейших объектов. Его диаметр около 1300 км. Планета состоит из камня и водяного льда.
На её поверхности 220 гр. мороза. Имеет спутник — Вейвот, 100 км в диаметре.
Макемаке
Макемаке
Макемаке совершает свой круг вокруг Солнца за 306 лет. Поверхность покрыта метановым снегом и льдом. Имеет временную атмосферу из азота, которую уносит планетарный ветер при удалении от Солнца.
Для учёных-астрономов Пояс Койпера — это неисчерпаемый источник сюрпризов. Они открывают, сравнивают, спорят и определяют всё новые планеты и астероиды. Для изучения используется самая современная техника. Эта область Солнечной системы ещё не раз удивит впечатляющими открытиями.
comments powered by HyperComments
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Просмотров записи: 7187
spacegid.com
Что такое Пояс Койпера?
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.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 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)."
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:
universetoday-rus.com
Где находится и из чего состоит Пояс Койпера?
Под малыми телами (планетами) Солнечной системы обычно подразумевают хорошо всем известные астероиды и кометы. В течение длительного времени считалось, что в Солнечной системе существуют два главных резервуара этих малых тел. Один из них – это Главный астероидный пояс, который располагается между Марсом и Юпитером, а другой – это Облако Оорта, находящееся далеко на краю Солнечной системы. Если Главный астероидный пояс в соответствии с его названием содержит только астероиды, то Облако Оорта является главным резервуаром для комет. Кстати, само это облако носит имя знаменитого голландского астронома, предсказавшего его существование.
Традиционный интерес к исследованиям комет и астероидов состоит в том, что обычно считается, что эти малые тела состоят из вещества, оставшегося еще со стадии протопланетного диска вокруг Солнца. Это значит, что излучение их дает информацию о процессах, происходивших в Солнечной системе еще до образования планет.
Астероиды – это малые планеты, имеющие диаметры в интервале от 1 до 1000 км. Их орбиты расположены примерно между орбитами Марса и Юпитера. История открытия этого Главного астероидного пояса началась с предсказания в 1596 году великого астронома Иоганна Кеплера, который считал, что между орбитами Марса и Юпитера должна существовать отдельная планета. В 1772 году немецкий ученый И. Тициус предложил эмпирическую формулу, согласно которой неизвестная планета должна находится на расстоянии 2,8 а.е. от Солнца (1 а.е. – это одна астрономическая единица, равная расстоянию от Земли до Солнца в ~150 млн км). Закон, который описывается этой формулой, получил название закона Тициуса-Боде. В 1796 году на специальном конгрессе ученых-астрономов был принят проект поиска этой неизвестной планеты, и спустя четыре года итальянский астроном Дж. Пиацци открыл первый астероид – Церера. Затем знаменитый немецкий астроном Г. Ольберс (вспомним парадокс Ольберса) открыл второй астероид, получивший название Паллады. Так состоялось открытие Главного астероидного пояса Солнечной системы. К началу 1984 года число астероидов этого пояса с надежно установленными параметрами орбит достигло 3000. Научная работа по открытию новых астероидов и уточнению их орбит продолжается и по сей день.
Другой вид малых тел – кометы также принадлежит Солнечной системе. Кометы, как правило, движутся вокруг Солнца по вытянутым эллиптическим орбитам различных размеров, произвольно ориентированным в пространстве. Размеры орбит большинства комет в тысячи раз больше поперечника планетной системы. Большую часть своего времени кометы находятся в самых удаленных точках своих орбит (афелиях), образуя, таким образом, кометное облако на далеких окраинах Солнечной системы. Это облако и получило название Облака Оорта. Это облако простирается далеко от Солнца, достигая расстояний в 105 а.е. Считается, что Облако Оорта содержит до 1011 кометных ядер. Периоды обращения наиболее удаленных комет вокруг Солнца могут достигать значений 106-107 лет. Напомним, что знаменитая комета наших дней – комета Хейла-Боппа прибыла к нам из ближайших окрестностей Облака Оорта, так как ее орбитальный период составляет всего (!) около трех тысяч лет.
Проблема происхождения малых тел Солнечной системы тесно связана с проблемой происхождения самих планет. В 1796 году французский ученый П. Лаплас выдвинул гипотезу об образовании Солнца и всей Солнечной системы из сжимающейся газовой туманности. Согласно Лапласу, часть газового вещества отделилась от ядра туманности под действием возросшей при сжатии центробежной силы, что прямо следует из закона сохранения момента количества движения. Это вещество и послужило материалом для образования планет. Эта гипотеза встретилась с трудностями, которые были преодолены в работах американских ученых Ф. Мультона и Т. Чемберлена. Они показали, что более вероятным является образование планет не прямо из газа, а скорее из малых твердых частиц, названных ими планетозималями. Поэтому в настоящее время считается, что процесс образования планет Солнечной системы проходил в два этапа. На первом этапе из пылевого компонента первичного облака околосолнечного вещества образовалось множество промежуточных тел размером в сотни километров (планетозималей). И лишь затем на втором этапе из роя промежуточных тел и их обломков аккумулировались планеты.
В Солнечной системе может существовать несколько резервуаров таких промежуточных тел, или планетозималей. В 1949 году астроном К.Е. Эджворт (K.E. Edgeworth), а затем в 1951 году астроном Дж.П. Койпер (G.P. Kuiper) предсказали существование другого резервуара – семейства транснептуновых объектов, возникших на ранней стадии образования Солнечной системы. Являясь остатками протопланетного диска, эти предсказанные объекты должны были концентрироваться на орбитах с малыми эксцентриситетами и углами наклона непосредственно вокруг Нептуна. Гипотетический резервуар таких объектов и получил название пояса Койпера (КП, Kuiper Belt).
ОТКРЫТИЕ ПОЯСА КОЙПЕРА:
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА
СОСТАВЛЯЮЩИХ ЕГО ОБЪЕКТОВ
Начнем с того факта, что исследование орбиты знаменитой кометы Галлея позволило дать грубую оценку массы пояса Койпера в пределах до 50 а.е. от Солнца. Она должна составлять довольно малую часть массы Земли.
Многочисленные фотографические поиски медленно движущихся объектов пояса Койпера (ОК) долго не приводили к успеху. Наконец, в 1930 году астроном Томба открыл первый новый объект за пределами орбиты Нептуна. Это была планета Плутон. Следует сразу заметить, что масса Плутона необычайно мала и составляет всего 0,0017 МЗемли , в то время как масса Нептуна равняется 17,2 МЗемли . В 1979 году был открыт второй объект 2060 Хирон, который относится к группе объектов, получивших название Кентавров. Кентавр – это объект, орбита которого лежит в области между Юпитером и Нептуном. Неудача в поиске ОК была связана с недостаточной эффективностью фотографического метода наблюдений. После появления полупроводниковых твердотельных приемников излучения (так называемых ПЗС-приборов с зарядовой связью) стало возможным проведение более глубоких обзоров неба. Появилась возможность регистрации света, отраженного от естественных космических малых тел с размером порядка 100 км и меньше в районе орбиты Нептуна и далее.
Астрономы создали специальную программу поиска таких тел – Программу наблюдения космического пространства (Spacewatch program). И в результате работы этой программы были открыты еще два объекта, принадлежащие к группе Кентавров – это 5145 Фолус и 1993НА2 .
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
alivespace.ru
Пояс Койпера и Облако Оорта
Солнечная система > Пояс Койпера и Облако Оорта
Пояс Койпера - это дискообразная область ледяных объектов за орбитой Нептуна – в миллиардах километрах от нашего Солнца. Плутон и Эрида являются самыми известными из этих ледяных миров. Там могут быть еще сотни ледяных карликов. Пояс Койпера и еще более далекое Облако Оорта, как полагают, являются домом для комет, вращающихся вокруг Солнца.
10 фактов, которые необходимо знать о Поясе Койпера и Облаке Оорта
- Пояс Койпера и Облако Оорта – это области пространства. Известные ледяные миры и кометы в обеих областях значительно меньше, чем Луна Земли.
- Пояс Койпера и Облако Оорта окружают наше Cолнце. Пояс Койпера представляет собой кольцо в форме пончика, расширяясь как раз за орбитой Нептуна на расстоянии приблизительно от 30 до 55 а.е. Облако Оорта представляет собой сферическую оболочку, занимающую пространство на расстоянии от пяти тысяч до 100 тысяч а.е.
- Долгопериодические кометы (у которых период обращения более 200 лет) происходят из Облака Оорта. Короткопериодические кометы (период обращения меньше 200 лет) берут начало в поясе Койпера.
- В пределах пояса Койпера могут быть сотни тысяч ледяных тел размером более 100 км (62 миль) и около триллиона или больше комет. Облако Оорта может содержать более триллиона ледяных тел.
- Некоторые карликовые планеты в пределах пояса Койпера имеют тонкие атмосферы, которые разрушаются, когда их орбиты несут их на самое дальнее расстояние от Солнца.
- Несколько карликовых планет в поясе Койпера имеют крошечные луны.
- Не существует известных колец вокруг миров в любом участке пространства.
- Первой миссией в поясе Койпера является миссия "Новые Горизонты". Она достигнет Плутона в 2015 году.
- Насколько известно, область пространства не способна поддерживать жизнь.
- Пояс Койпера и облако Оорта названы по именам астрономов, которые предсказали их существование в 1950-х: Джерард Койпер и Ян Оорт.
Облако Оорта
В 1950 году голландский астроном Ян Оорт предположил, что некоторые кометы приходят из огромной, очень далекой сферической оболочки ледяных тел, окружающих Солнечную систему. Эта гигантская туча объектов теперь называется Облако Оорта, занимающее пространство на расстоянии от 5000 до 100 000 астрономических единиц. (Одна астрономическая единица, или а.е., равна среднему расстоянию Земли от Солнца: около 150 млн. км или 93 миллиона миль.)
Внешнее пространство Облака Оорта, как полагают, находится в области пространства, где гравитационное влияние Солнца слабее, чем влияние ближайших звезд.
Иллюстрированное изображение Облака Оорта
Облако Оорта, вероятно, содержит от 0,1 до 2 трлн ледяных тел в солнечной орбите. Иногда гигантские молекулярные облака, звезды, проходящие неподалеку, или приливные взаимодействия с диском Млечного Пути нарушают орбиты некоторых из этих тел во внешней области Облака Оорта, в результате чего объекты падают внутрь Солнечной системы, это так называемые долгопериодические комета. Эти кометы имеют очень большие, эксцентричные орбиты, и им необходимо тысячи лет, чтобы облететь Солнце. В истории человечества они наблюдались во внутренней Солнечной системе только один раз.
Пояс Койпера
В отличие от долгопериодических, короткопериодическим кометам нужно менее 200 лет, чтобы облететь вокруг Солнца, и они путешествуют примерно в той же плоскости, в которой находятся орбиты большинства планет. Как предполагается, они происходят из дискообразной области за Нептуном, называемой пояс Койпера, названный в честь астронома Джерарда Койпера. (Его иногда называют пояс Эджворта-Койпера, признавая независимое и предыдущее обсуждение Кеннета Эджворта.) Объекты в облаке Оорта и в поясе Койпера, предположительно, являются остатками от формирования Солнечной системы около 4,6 миллиарда лет назад.
Иллюстрированное изображение Пояса Койпера
Пояс Койпера простирается приблизительно от 30 до 55 а.е. и, вероятно, заполнен сотнями тысяч ледяных тел размером более 100 км (62 миль) в диаметре и приблизительно триллион или более комет.
Объекты Пояса Койпера
В 1992 году астрономы обнаружили тусклое пятнышко света от объекта, находящегося около 42 а.е. от Солнца – это был первый раз, когда объект пояса Койпера (или ОПК для краткости) был замечен. Более 1300 ОПК были определены с 1992 года. (Иногда их называют объекты Эджворта-Койпера, также их называют транснептуновыми объектами или ТНО для краткости.)
Крупнейшие транснептуновые объекты
Так как ОПК настолько далеки, их размеры трудно измерить. Рассчитанный диаметр ОПК зависит от предположения, какой является отражающая поверхность объекта. С помощью инфракрасных наблюдений космического телескопа Спитцер размеры большинства крупнейших ОПК были определены.
Одним из самых необычных ОПК является карликовая планета Хаумеа, которая является частью ударного семейства, вращающегося на орбите вокруг солнце. Этот объект, Хаумеа, по-видимому, столкнулся с другим объектом, который был примерно половину от его размера. Удар вызвал взрыв больших ледяных кусков и отправил Хаумеу свободно кружиться, вызвав его вращения вверх-вниз каждые четыре часа. Она вращается так быстро, что принимает форму раздавленного американского футбольного мяча. Хаумеа и две маленькие луны - Хииака и Намака - составляют семейство Хаумеа.
В марте 2004 года группа астрономов объявила об обнаружении планеты, как транснептунового объекта, вращающейся вокруг Солнца на экстремальной дистанции, в одной из самых холодных известных областях нашей солнечной системы. Объект (2003VB12), названный Седной в честь эскимосской богини, которая живет на дне холодного Ледовитого океана, приближается к Солнцу только на короткое время по своей 10500-летней орбите. Он никогда не входил в пояс Койпера, у которого область внешней границы находится примерно в 55 а.е. - вместо этого, Седна движется по длинной, вытянутой эллиптической орбите от 76 до почти 1000 а.е. от Солнца. Поскольку орбита Седны находится на такой экстремальной дистанции, ее первооткрыватели предположили, что это первое наблюдаемое небесное тело, принадлежащее к внутренней части Облака Оорта.
В июле 2005 года группа ученых объявила об обнаружении ОПК, который был, как первоначально считалось, на примерно на 10 процентов больше, чем Плутон. Объект, временно обозначенный как 2003UB313 и позже названный Эридой, вращается вокруг Солнца примерно раз в 560 лет, его расстояние колеблется примерно от 38 до 98 а.е. (Для сравнения, Плутон движется с 29 до 49 а.е. по солнечной орбите.) Эрида имеет небольшую луну с названием Дисномия. Более поздние измерения показывают, что она по размеру немного меньше, чем Плутон.
Открытие Эриды - вращающейся вокруг Солнца и близкой по размерам к Плутону (который затем стал считаться девятой планетой) - заставило астрономов рассмотреть вопрос, следует ли классифицировать Эриду как десятую планету. Однако, в 2006 году Международный астрономический союз создал новый класс объектов, называемых карликовыми планетами, и поместили Плутон, Эриду и астероид Церера в эту категорию.
Крупнейшие объекты пояса Койпера |
| Эрида | 2330+10/−10. | 67,84 | 38,16 | 97,52 | 559 | 2003 i |
| Плутон | 2390 | 39,45 | 29,57 | 49,32 | 248 | 1930 i |
| Макемаке | 1500 +400/−200 | 45,48 | 38,22 | 52,75 | 307 | 2005 i |
| Хаумеа | ~1500 | 43,19 | 34,83 | 51,55 | 284 | 2005 i |
| Харон | 1207 ± 3 | 39,45 | 29,57 | 49,32 | 248 | 1978 |
| 2007 OR10 | 875-1400 | 67,3 | 33,6 | 101,0 | 553 | 2007 i |
| Квавар | ~1100 | 43,61 | 41,93 | 45,29 | 288 | 2002 i |
| Орк | 946,3 +74,1/−72,3 | 39,22 | 30,39 | 48,05 | 246 | 2004 i |
| 2002 AW197 | 940 | 47,1 | 41,0 | 53,3 | 323 | 2002 i |
| Варуна | 874 | 42,80 | 40,48 | 45,13 | 280 | 2000 i |
| Иксион | < 822 | 39,70 | 30,04 | 49,36 | 250 | 2001 i |
| 2002 UX25 | 681 +116/−114 | 42,6 | 36,7 | 48,6 | 278 | 2002 i |
Как Пояс Койпера и Облако Оорта получили свои названия
Обе отдаленные области названы по именам астрономов, предсказавших их существование - Джерард Койпер и Ян Оорт. Объекты, обнаруженные в поясе Койпера, получили свои названия по именам персонажей из различных мифологий. Эрида названа в честь греческой богини раздора и вражды. Хаумеа названа в честь гавайской богини плодородия и деторождения. Кометы из обеих областей, как правило, называются в честь человека, который обнаружил их.
o-kosmose.net
Облако Оорта и пояс Койпера
Облако Оорта – это гипотетический пояс вокруг Солнечной системы, наполненный астероидами и кометами. На сегодняшний момент ни один телескоп еще не способен засечь столь малые объекты на значительном расстоянии, однако множество косвенных свидетельств указывает, что на дальних границах нашей звездной системы существует подобное образование. Вместе с тем не следует путать пояс Койпера и облако Оорта. Первый также похож на пояс астероидов и включает множество 
небольших субъектов. Он был открыт сравнительно недавно, в двухтысячные годы, когда обнаружилось, что за орбитой Плутона вокруг Солнца вращаются небесные тела, некоторые из которых даже крупнее девятой по счету планеты, но при этом далеко не все они имели четкую и расчищенную орбиту, постоянно смещаясь в своей траектории под действием друг друга. Возникла дилемма: с одной стороны, их едва ли можно было назвать планетами, но с другой стороны, по своим размерам они больше Плутона. Тогда впервые в истории современные ученые создали четкий список критериев, которым должно соответствовать небесное тело, чтобы носить статус планеты. В результате чего Плутон лишился этого статуса. В последние годы ученые открыли десятки объектов в поясе Койпера. Самые крупные из них - Эрида и Седна.
А что же такое облако Оорта?
Если объекты пояса Койпера вполне доступны современным телескопам, то тела этого облака отстоят от Солнца на целый световой год. Рассмотреть на таком расстоянии непосредственно их в телескопы пока достаточно затруднительно. При этом астрофизики открыли уже десятки планет даже в других звездных системах, но, во-первых, это почти все планеты-гиганты вроде Юпитера, во-вторых, они наблюдаются не сами по себе, а благодаря гравитационному влиянию на свою звезду. Однако облако Оорта буквально шлет нам множество свидетельств о своем существовании. Речь идет о кометах, которые с постоянной периодичностью приходят в Солнечную систему, являясь посланниками этой сферы. Пожалуй, самым знаменитым примером будет комета Галлея. Облако Оорта было названо так в честь нидерландского астрофизика, который еще в середине XX века предсказал его открытие, основываясь на наблюдении долгопериодических комет. Эта сфера, так же как и пояс Койпера, состоит из транснептуновых объектов, которые, в свою очередь, состоят в основном изо льда, а также метана, угарного газа, циановодорода, этана и других веществ. Очень вероятно, что там могут вращаться и каменные объекты.
Происхождение сферы
Современные астрофизики полагают, что Койпера пояс, Оорта облако – это то, что осталось из веществ, сформировавших Солнечную систему, но не вошедших в состав ни одной планеты. Около пяти миллиардов лет назад большая часть вещества взорвавшейся звезды первого поколения (то есть сформировавшейся относительно скоро после Большого взрыва) вследствие гравитации и миллионов лет уплотнения преобразовалась в новую звезду – Солнце. Небольшая часть этого протопланетного вращающегося диска собралась в огромные глыбы и сформировала планеты нашей системы. Остальная пыль и мелкие объекты туманности были выброшены на самый край Солнечной системы, образовав пояс Койпера и совсем уж далекую сферу облака Оорта.
fb.ru
Пояса Койпера - объяснение для детей
Астрономия для детей > Солнечная система > Объекты пояса Койпера
Родители или учителя в школе могут начать объяснение для детей с того, что позади газового гиганта Нептун скрывается участок, где проживают ледяные тела. Это морозное место именуют поясом Койпера. В нем сконцентрированы триллионы тел, оставленных еще с времен ранней Солнечной системы. В 1950 году астроном из Голландии Ян Оорт сообщил, что есть объекты, которые могут заглядывать к нам из далекого участка системы. Позже это место назвали Облаком Оорта. В 1943 года астроном Кеннет Эджворт предположил, что кометы и намного крупнее тела могут плавать за Нептуном. В 1951 году к этим ученым присоединился и Жерар Койпер, который предсказал наличие пояса ледяных объектов, в последствии названный в его честь. Правда важно объяснить детям, что некоторые именуют его поясом Эджворта-Койпера.
Концепция художника показывает исследование пояса Койпера. «Новые горизонты» стал первым космическим аппаратом, посланным для изучения объекта пояса Койпера - карликовой планеты Плутон.
20 января 2016 года были опубликованы доказательства существования девятой планеты, за которой охотятся астрономы всего мира. Она в 10 раз превосходит земную массу и в 5000 раз больше, чем вес Плутона. Какие же еще объекты пояса Койпера (ОПК) там можно отыскать?
Детали о поясе Койпера
Для самых маленьких будет интересно узнать, что пояс Койпера представляет собою некую эллиптическую площадку размером в 30-50 дистанций Земля-Солнце (4.5-7.4 миллиардов км). Он напоминает пояс астероидов, скрывающийся между Красной планетой и Юпитером, хотя его объекты скорее сделаны изо льда, чем камня.
Примерно тысяча из них в диаметре занимает больше 100 км и путешествуют по своей орбите вокруг Солнца с триллионами мелких объектов (многие из них – короткопериодические кометы). В нем также есть несколько карликовых планет.
Формирование
Важно объяснить детям этот момент. Когда наша система сформировалась, то большая часть газа и пыли сливалась, чтобы образовать небесные тела. Гравитационная сила оттеснила мусор в сторону Солнца или же за пределы нашей системы. Но те, кто спрятался за крупными объектами, вроде Юпитера, обрели защиту и задержались на солнечной орбите. Пояс Койпера и Облако Оорта вмещают остатки от древней системы, поэтому важны для изучения.
Пояс Койпера считается наиболее перенаселенным местом, отдаленным в 42-48 дистанций Земля-Солнце. Тела там вращаются в стабильной орбите, хотя она может иногда изменяться, если они чересчур близко подходят к Нептуну.
Объекты пояса Койпера
Дети должны знать, что начало изучению ОПК положил Плутон. Пояс заметили только в 1992 году, когда с его стороны по внешней системе двигался небольшой мир (1992QB1). За ним последовали новые объекты и ученые поняли, что за Нептуном скрываются ледяные обломки и миниатюрные тела.
Седну нашли в 2004 году, и она занимает ¾ размера Плутона. Настолько сильно удалена от Солнца, что у нее уходит 10500 лет, чтобы завершить свой орбитальный маршрут. Ее ширина составляет 1100 км, а орбитальная окружность – 12.9-135 миллиардов км.
Художественное видение карликовой планеты Эрида со спутником Дисномия на переднем плане. Стало ясно, что Эрида меньше, чем ожидалось (почти такая же как Плутон). Поверхность покрыта инеем, появившемся из замороженных остатков атмосферы.
В 2005 году ученые сказали, что нашли в поясе цель, которая больше Плутона. Ею стал карлик Эрида, облетающий Солнце за 580 лет. Именно это и подтолкнуло исследователей задуматься о том, а является ли Плутон планетой. В 2006 году Плутон, Цереру и Эриду перевели в статус карликовых планет. За ними последовали и Хаумеа с Макемаке, обнаруженные в 2008 году.
Планета Девять
Для самых маленьких важно узнать об этом загадочном объекте. Она отдалена от Солнца примерно в 20 орбит Нептуна (это в 600 раз дальше, чем расстояние между нами и звездой). О ней мало информации, так как ученым пока не удается отыскать ее визуально. Но о присутствии известно благодаря гравитационному влиянию на другие объекты в поясе. Доказательства были предоставлены на основе математического и компьютерного моделирования с использованием 6 мелких объектов. Авторы – Майк Браун и Константин Батыгин.
Исследования
Родители или в школе должны объяснить для самых маленьких детей, что ОПК остаются настоящим вызовом из-за своей удаленности. Инфракрасные измерения телескопа Спитцер помогли уменьшить размеры крупных объектов. Чтобы рассмотреть детальнее, НАСА продлило миссию Новые Горизонты, который в 2015 году достиг Плутона и продолжает изучать объекты пояса.
Объекты за орбитой Нептуна:
v-kosmose.com
Объекты пояса Койпера указывают путь к «девятой планете»
20 января 2016 года ученые Константин Батыгин и Майкл Браун из Калифорнийского технологического института объявили, что нашли доказательство существования массивной планеты на краю Солнечной системы. Основываясь на математическом и компьютерном моделировании, они предсказали, что планета должны быть суперземлей, в два-четыре раза больше Земли и в 10 раз массивнее. Они также подсчитали, что учитывая расстояние до планеты и ее крайне вытянутую орбиту, планета проходит орбиту вокруг Солнца за 10 000–20 000 лет.
С тех пор многие ученые ответили собственными исследованиями о возможном существовании этой загадочной «девятой планеты», как ее временно окрестили. Одно из последних исследований было проведено в Аризонском университете. Ученые показали, что экстремальный эксцентриситет удаленных объектов пояса Койпера может указывать, что они пересекались с массивной планетой в прошлом.
К тому времени уже было известно, что существует несколько объектов пояса Койпера, динамика которых отличается от других. В то время как большинство из них подчиняется гравитации газовых гигантов, пребывающих на их нынешней орбите (например, Нептуна), некоторые члены рассеянного диска населения пояса Койпера имеют необычно близко расположенные орбиты.
Когда Батыгин и Браун впервые заявили о своей находке в январе, они отметили, что эти объекты оказались сильно сгруппированы относительно положений своих перигелиев и орбитальных плоскостей. Более того, их расчеты показали, что шансы на то, что такое расположение образуется случайно, чрезвычайно малы (вероятность оценили в 0,007%).
Вместо этого они предположили, что за определение орбит этих объектов несет ответственность далекая эксцентричная планета. Для этого планета должна быть в десять раз массивнее Земли, а ее орбита должна пролегать в той же плоскости (но с перигелием, на 180 градусов отклоненным от перигелиев объектов).
Такая планета не только предлагает объяснение наличия высокоперигелийных Седна-подобных объектов, то есть планетоидов с чрезвычайно эксцентричными орбитами вокруг Солнца. Она также помогает объяснить, откуда берутся удаленные и сильно отклоненные объекты из внешней Солнечной системы, поскольку их происхождение до сегодняшнего дня остается неясным.
В своей работе ученые Аризонского университета — включая профессора Рену Малхотра, доктора Катрин Волк и Цзяну Вонг — взглянули на это с другой стороны. Если девятая планета действительно пересекалась с определенными высокоэксцентричными объектами пояса Койпера, предположили они, высоки шансы на то, что ее орбита находится в резонансе с этими объектами.
Итак, небольшие тела постоянно выбрасывались из Солнечной системы из-за встреч с крупными объектами, которые нарушали их орбиты. Чтобы избежать выброса, небольшие тела должны быть защищены орбитальным резонансом. И хотя эти небольшие и крупные объекты могут пересекать орбитальные пути, они никогда не подойдут достаточно близко, чтобы оказать мощное влияние друг на друга.
Вот так Плутон остался частью Солнечной системы, несмотря на наличие эксцентричной орбиты, которая периодически пересекает путь Нептуна. Хотя орбиты Нептуна и Плутона пересекаются, они никогда не подойдут достаточно близко, чтобы влияние Нептуна выбросило Плутон из Солнечной системы. По той же причине ученые предположили, что объекты пояса Койпера, отмеченные Батыгиным и Брауном, могут быть в орбитальном резонансе с девятой планетой.
В письме Universe Today Малхотра, Волк и Вонг рассказали следующее:
«Объекты пояса Койпера, которые мы исследовали в нашей работе, отличаются от других, поскольку обладают очень далекими и очень вытянутыми орбитами, но их ближайший подход к Солнцу недостаточно близок, чтобы на них ощутимо повлиял Нептун. Таким образом, у нас есть шесть этих объектов, орбиты которых незначительно подвержены влиянию известных планет нашей Солнечной системы. Но если бы в нескольких а. е. от Солнца была другая, пока не обнаруженная планета, она бы влияла на шесть этих объектов».
Изучив орбитальные периоды ряда объектов — Седны, 2010 GB174, 2004 VN112, 2012 VP113 и 2013 GP136 — они заключили, что гипотетическая планета с орбитальным периодом в 17 117 лет (с полуосью в 665 а. е.) обязательно должна иметь периодические отношения с этими объектами. Это подходит под параметры в 10 000–20 000 лет орбитального периода, о котором говорили Батыгин и Браун.
Их анализ также вносит предположения касательно того, какого рода резонанс имеет планета с обозначенными объектами. Орбитальный период Седны должен быть в резонансе с планетой в 3:2, 2010 GB174 — 5:2, 2994 VN112 — 3:1, 2004 VP113 — 4:1, 2013 GP136 — 9:1. Такой резонанс просто не смог бы образоваться в отсутствие крупной планеты.
«Чтобы во внешней Солнечной системе проявился ощутимый резонанс, необходимо, чтобы один из объектов обладал массой, которая могла бы оказать сильный гравитационный эффект на другой, — пишут ученые. — Необычные объекты пояса Койпера недостаточно массивны, чтобы быть в резонансе между собой, но тот факт, что их орбитальные периоды попадают в область простых соотношений, может означать, что они в резонансе с массивным невидимым объектом».
Что особенно радует, их выводы могут сузить диапазон возможных местоположений девятой планеты. Поскольку каждый орбитальный резонанс обеспечивает геометрическую связь между участвующими телами, резонансные конфигурации этих объектов могут помочь астрономам найти нужные точки в нашей Солнечной системе для поиска.
Но, конечно же, Малхотра и ее коллеги открыто признают, что остается несколько неизвестных переменных и необходимо дальнейшее наблюдение с исследованием, чтобы подтвердить существование девятой планеты:
«Неопределенностей довольно много. Орбиты этих крайних объектов пояса Койпера не очень хорошо известны, поскольку движутся в небе очень медленно и мы наблюдаем лишь малую часть их орбитального движения. Так что их орбитальные периоды могут отличаться от текущих оценок, и некоторые из них могут выйти из резонанса с гипотетической планетой. Есть также вероятность, что орбитальные периоды этих объектов связаны; мы пока наблюдали не так много подобных объектов и располагаем ограниченными данными».
Астрономы и мы будем ждать дальнейших наблюдений и расчетов. Но между тем стоит признать, что возможность существования девятой планеты весьма интригует. Возможно, в рядах планет нашей Солнечной системы снова будут все девять бойцов (прости, Плутон).
hi-news.ru
