Пояс Койпера: определение, происхождение, расположение, открытие, изучение

Астрономы начали изучать транснептуновую область в начале 20 века. Поначалу все усилия были направлены на поиски неизвестной планеты, существование которой предсказал Урбен Леверье. Открытие Плутона в 1930 году вдохновило ученых на дальнейшие поиски, а также на новые гипотезы и теории. В частности, высказывалось мнение, что таких объектов, как Плутон, должно быть много вне орбиты Нептуна. На сегодняшний день астрономы описали около 2000 транснептуновых объектов, и считается, что на самом деле их более 70 000.

Определение пояса Койпера

Пояс Койпера представляет собой большую группу крупных и мелких объектов, в основном состоящих из льда, являющихся остатками небесных тел, не участвовавших в формировании Солнечной системы. По своей форме эта коллекция представляет собой кольцо, похожее на зону астероидов, расположенную между Марсом и Юпитером, только размеры намного больше.

Пояс Койпера: определение, происхождение, расположение, открытие, изучение

Пояс Койпера

Происхождение пояса Койпера

Происхождение этого космического объекта до сих пор неясно, что вызывает дискуссии в мировом научном сообществе.

Существует несколько гипотез, объясняющих происхождение пояса Койпера.

  • По одной из версий пояс образовался из остатков Солнечной системы. Но он не появился бы без присутствия Нептуна. Ледяной гигант, воздействуя своим гравитационным полем на космические тела, не позволяет им притягиваться друг к другу и образовывать новый крупный объект.
  • По другой версии пояс Койпера изначально формировался ближе к Солнцу, чем сейчас. Но на это скопление повлияли движения Урана и Нептуна. Именно их гравитация перенесла миллионы мелких ледяных объектов в более отдаленную и холодную часть Солнечной системы.

Расположение и состав

Пояс Койпера начинается за орбитой Нептуна, которая находится на расстоянии 30 а.е. (астрономических единиц) от Солнца, и заканчивается примерно в 50 а.е.

Точное количество объектов пояса Койпера пока не определено. Их общая масса не превышает 2% массы Земли, хотя по расчетам астрономов она должна быть в 30 раз больше. Вопрос о том, где находится основная часть пояса Койпера, до сих пор остается открытым.

Качественно транснептуновая зона представляет собой скопление мерзлых тел небольших размеров, расположенных в виде «бублика». Состав пояса Койпера был определен после проведения спектрального анализа отраженного света. После изучения полученных данных было установлено, что большинство объектов из этого района содержат твердый метан, аммиак и лед. Компьютерные модели, созданные на основе этих данных, показали, что некоторые из самых крупных фрагментов имеют метановую атмосферу с низкой плотностью. Таким образом, все объекты можно разделить на следующие группы:

  • Классические объекты пояса Койпера. Другое их название «кюбивано». Они очень похожи на планеты со сферической формой и наклонной орбитой. На данный момент их около 520.
  • Резонансные объекты. Орбиты этих тел находятся в резонансе с орбитой Нептуна. В общей массе им дается до 20%.
  • Разбросанные предметы. Это объекты, у которых центр орбиты по своему эксцентриситету удален от Солнца на несколько астрономических единиц. Некоторые ученые относят их к транснептуновым образованиям.

Пояс Койпера: определение, происхождение, расположение, открытие, изучение

Объекты в поясе Койпера

Открытие пояса Койпера

В 40-х годах Кеннет Эджворт сформулировал гипотезу о наличии планет и метеоритов за пределами орбиты Нептуна. Его статья о транснептуновых объектах была опубликована в 1943 году. По мнению астронома, сильное отсутствие оказалось препятствием для образования из них большой планеты. Вклад Эджворта в изучение ледяного пояса был высоко оценен его коллегами, и теперь этот пояс иногда называют двойным названием «Пояс Эджворта-Койпера».

Джерард Койпер, в честь которого названа транснептуновая область, в 1951 году выдвинул гипотезу о наличии зоны ледяных объектов вокруг Солнечной системы, что было подтверждено дальнейшими исследованиями.

Следующим шагом в изучении пояса стала работа астронома Дэвида Джуитта и его аспирантки Джейн Луу. В 1992 году ученые открыли первый объект (после Плутона) в поясе Койпера, а через полгода — второй.

К настоящему времени астрономы обнаружили в этом скоплении более 2000 крупных тел.

Пояс Койпера: определение, происхождение, расположение, открытие, изучение

Планеты и звезды

Крупнейшие объекты пояса Койпера

Огромное расстояние от Земли до пояса Койпера затрудняет визуальное изучение космических объектов. Чтобы получить достоверные результаты, исследователи тратят годы на наблюдения и последующий анализ результатов. Этим и объясняется отсутствие информации об этом космическом скоплении.

Наиболее изучены крупнейшие объекты пояса Койпера:

  • Самой необычной планетой в этом космическом кольце является Хаумеа. Существует гипотеза, что планета возникла в результате столкновения двух космических объектов. У Хаумеа есть два спутника, две собственные луны — Хииака и Намака. В данный момент Хаумеа вращается вокруг своей оси с очень большой скоростью, увлекая за собой спутники. Их период обращения составляет четыре часа. Из-за такой высокой скорости Хаумеа сплющивается на полюсах.
  • Седна получила свое название в честь ледяной богини северных народов. Обращение вокруг Солнца занимает 10 500 лет. По поводу Седны ведутся споры: поскольку ее орбита выходит за пределы Солнечной системы, некоторые астрономы отрицают ее принадлежность к поясу Койпера.
  • Эрида — карликовая планета, всего на 10% меньше Плутона. Продолжительность одного обращения вокруг Солнца составляет более 500 лет. Имеет один спутник — Дисномию.
  • Плутон — самый известный объект в этой области. Семьдесят шесть лет Плутон находился в статусе девятой планеты. Сегодня его относят к группе планетарных карликов.
  • Харон. Ряд астрономов считают тандем Плутон-Харон двойной планетной системой. Близость этих объектов привела к взаимному проникновению их атмосфер. Но их оболочки имеют существенное отличие. Атмосфера Харона — это замороженная вода, атмосфера Плутона — это замороженный азот.
  • Квавар — один из крупнейших объектов пояса Койпера. Диаметр этого тела составляет примерно 1300 километров. В состав этого космического тела входят горные породы и водяной лед. Поверхность Квавара не нагревается выше -220°С. Вокруг планеты движется спутник Veyvot диаметром 100 км.
  • Макемаке. Период обращения вокруг центральной звезды 306 лет. Вся поверхность этой карликовой планеты покрыта слоем метанового снега и льда. У него есть атмосфера, но она нестабильна, так как сдувается космическим ветром.

Пояс Койпера: определение, происхождение, расположение, открытие, изучение

Американская автоматическая межпланетная станция изучает Плутон

Изучение пояса Койпера

Наблюдение за транснептуновой зоной осуществляется через орбитальные телескопы Гершель и Кеплер. В частности, с их помощью удалось определить размер и качественный состав верхнего слоя новой планеты 2007 OR10.

В 2006 году к Плутону был запущен зонд НАСА «Новые горизонты». Он внимательно изучил Плутон, Харон и четыре маленькие луны. Также был изучен ранее неизвестный астероид Аррокот. Этот проект значительно обогатил скудную информацию о поясе Койпера. Космический корабль «Новые горизонты» в настоящее время находится в пути за пределы Солнечной системы. Предполагается получать от него информацию до 2035 года.

Поскольку о большинстве транснептуновых объектов известно мало, такие исследования представляют большую ценность. В поясе Койпера находится один из самых известных космических объектов — комета Галлея, которая приближается к Солнцу раз в 75 лет.

Будущее пояса Койпера

Джерард Койпер предположил, что скопление ледяных тел, существующих за пределами Нептуна, со временем исчезнет. Он объяснил свою версию высокой плотностью ремня. Постоянные столкновения разбивают космические тела на пыль, которую затем уносит космический ветер. Научное астрономическое сообщество предполагает, что после очень долгого существования эта космическая зона бесследно исчезнет.

Пояс Койпера: определение, происхождение, расположение, открытие, изучение

Планета Нептун

Интересные факты о поясе Койпера

К интересным фактам об этом космическом объекте относятся следующие сведения:

  • Пояс Койпера ровесник Солнечной системы.
  • В 2015 году исследователи из Калифорнии опубликовали расчеты, указывающие на возможное присутствие еще одной планеты за пределами скопления Койпера. Если гипотеза подтвердится, взгляд на эволюцию Солнечной системы будет существенно пересмотрен.
  • Большинство известных тел пояса Койпера имеют сложную структуру: рядом с ними находятся спутники, либо они образуют систему двойниковых космических объектов.
  • Пояс Койпера содержит два скопления астероидов, которые были названы Греками и Троянами. Они имеют уникальное положение: в углах равносторонних треугольников, стороны которых соответствуют пути от Юпитера к Солнцу.
  • Подобные космические кольца были обнаружены вокруг некоторых других звездных систем.
Оцените статью
kuzyeti.ru
Добавить комментарий

Adblock
detector