Что такое пояс койпера где он находится
Пояс Койпера и облако Оорта
В состав Солнечной системы, помимо самой звезды, планет и их спутников, входят астероиды, кометы, карликовые планеты, а замыкает все это пояс Койпера и облако Оорта.
Пояс Койпера представляет собой большое кольцо, состоящее из ледяных небесных тел. В нашей системе есть еще один похожий объект, который находится между Марсом и Юпитером. Он известен вам как пояс астероидов. Сегодня в эту область входит и Плутон, который, как вы знаете, больше не считается планетой.
Обнаружение и название
Первым существование объектов далеко за Нептуном предположил астроном Фредерик Леонард в 1930 году. По его мнению, Плутон – далеко не самый далекий объект Солнечной системы. И он оказался прав. 13-ю годами позже, еще один астроном Кеннет Эджворт подтвердил слова Леонарда, выдвинув свою гипотезу о том, что на границе нашей системы находится туманность, наполненная мелкими телами, которые так и не собрались в единую планету.
Иронично, что Джерард Койпер, в честь которого назван пояс, в отличие от других предполагал, что никакого пояса там вообще нет. В 1951 году, когда он сделал это заявление, считалось, что Плутон гораздо больше, чем он есть на самом деле. Поэтому астроном предположил, что, если пояс и был, то он не мог сохраниться до наших дней.
Джерард Койпер
Данную гипотезу развивали еще достаточно долгое время. Над ней работали многие астрономы и астрофизики, пытавшиеся доказать, что пояс есть, или опровергнуть это. Гипотеза постепенно была переведена в разряд теорий, и была полностью доказана лишь в 1988 году благодаря исследовательской статье Хулио Фернандеса, на основе которой несколько ученых из Канады провели расчеты и подтвердили существование «кометного пояса» за Нептуном. Именно Фернандес назвал это скопление поясом Койпера в своей статье, и это имя быстро прижилось. Первые снимки объектов из этого пояса появились в 1992 году, и новые тела открываются там до сих пор.
Помимо комет и астероидов в поясе Койпера были обнаружены даже карликовые планеты, такие как Церера и Хаумеа. Самый крупный объект пояса – Плутон.
Изучение
Пояс Койпера активно изучается и по сей день, так как его объекты вполне могут быть остатками ранних аккреционных фаз Солнечной системы, то есть старше всех планет. Также там могут зарождаться короткопериодические кометы, аналогично тому, как в облаке Оорта рождаются долгопериодические.
Будущее пояса Койпера
Предположение Койпера о том, что объекты за Нептуном уже не существуют, не совсем ошибочно. Они не будут существовать вечно, и уже сейчас объекты в поясе сталкиваются между собой и медленно превращаются в пыль. Все через каких-то сто миллионов лет от пояса Койпера не останется и следа.
Пояс Койпера
Интересные факты о поясе Койпера
Самый интересный факт о поясе Койпера заключается в том, что по форме он напоминает пончик. После этого, вам уже нет смысла читать остальные факты, но если вы все же хотите, то вот они:
Что такое облако Оорта
Облако Оорта представляет собой скопление комет на самом краю нашей системы. Оно получило свое название в честь астронома Яна Оорта. По своей сути это облако – просто рой комет, которых там около сотни миллиардов.
Облако Оорта
Структура и состав облака Оорта
Это сферическое скопление комет, в котором преобладают ледяные объекты. Оно представляет собой границу Солнечной системы, состоящую из двух частей: оболочки и внутреннего диска. Это нетипичное явление для звездных систем, но нельзя точно сказать, что такого больше нигде нет.
Происхождение облака Оорта
Ян Оорт – астроном из Голландии – исследовал разные межзвездные области. Именно он первым высказал предположение о том, что кометы с долгим периодом зарождаются в области на границе Солнечной системы. Скорее всего, это облако образовалось из диска плотного газа, который в свою очередь появился около еще совсем молодого Солнца в начале формирования нашей системы. Таким образом, этому облаку сейчас может быть более 4,5 миллиардов лет. По сути облако Оорта – это продолжение пояса Койпера, но о его существовании до самого Оорта никто даже не догадывался.
Изучение Облака Оорта
К сожалению, учитывая дальность расположения этого объекта, досконально изучить его пока не представляется возможным. Даже Вояджер-1, который запустили в далеком 1977 году все еще туда не долетел и будет там еще не скоро.
Пояс Койпера
С тех пор как человечество получило возможность проводить первые настоящие инструментальные исследования космического пространства с помощью зеркальных телескопов, в середине 19 века появилось множество вопросов — а что находится там, за границей нашей Солнечной системы. Ведь уже начиная со времен Н. Коперника и Исаака Ньютона было математически доказано, что имеются гравитационные поля или силы, которые, если так можно сказать, исходят от космических объектов, которые люди пока не были в состоянии увидеть, что в частности и произошло с открытием космического феномена под названием Пояс Койпера.
С появлением космических зондов и исследовательских межпланетных автоматических станций проблема изучения солнечной системы стала более доступна для разрешения. Уже первые космические экспедиции показали, что ученые-теоретики были правы — есть космические тела, которые находятся на самой границе нашей Солнечной системы и изучение которых не менее интересно, чем исследование более далеких галактик с помощью радиотелескопов.
К одному из таких интересных объектов можно отнести и Пояс Койпера, который представляет собой гигантское облако, состоящее из множества небольших планет, астероидов и их осколков. Его исследование может рассказать не только о том, как формировалась наша Солнечная система, но и что ждет ее в будущем.
Где находится Пояс Койпера
За газовым гигантом — планетой Нептун находится область пространства, заполненная ледяными телами, более известное, как пояс Койпера (далее — ПК). Это холодное пространство в миллиарды километров содержит триллионы предметов, остатки ранней солнечной системы. Голландский астроном Ян Оорт впервые предложил в 1950 году, что некоторые кометы могут появляться из дальних «пригородов» Солнечной системы. Это космическое образование позже стало известно, как «облако Оорта». Ранее, в 1943 году, астроном Кеннет Эджворт предположил, что кометы и более крупные тела могут существовать за пределами Нептуна. В 1951 году астроном Джерард Куиперп предсказал существование пояса ледяных объектов, которое теперь носит его имя. Некоторые астрономы называют его «поясом Эджворта-Койпера».
Астрономы всего мира теперь одержимы решением еще более интересной задачи — поиска теперь в ПК пока неизвестной, так называемой «Планеты Девять», гипотетического космического объекта в поясе Койпера, после того как доказательства его существования были обнародованы 20.01.2016 года. Считается, что этот космическое тело примерно в десять раз больше массы Земли и в 5000 раз больше массы Плутона.
Объекты пояса Койпера
Открытие и краткая биография
Вскоре после открытия планеты Плутон астрономы начали задумываться о существовании транс-нептунской системы или скопления объектов во внешней Солнечной системе или в пограничных с ней районах. Первым предложил это сделать Фрекрик К. Леонард в 1921 году, который начал предполагать существование «ультра-нептунианских тел» за пределами Плутона, которые еще не были обнаружены.
В том же году астроном Армин О.Лейшнер предположил, что Плутон «может быть одним из многих долгопериодических (т.е. имеющий период обращения вокруг Солнца десятки земных лет) планетных объектов, которые еще предстоит обнаружить». В 1943 году в «Журнале Британской астрономической ассоциации» Кеннет Эджворт разъяснил эту теорию. Согласно Эджуорту, материал в изначальной солнечной туманности за Нептуном был слишком широко разбросан, чтобы конденсироваться в планеты, и, скорее, сконденсировался в бесчисленное множество мелких тел.
В 1951 году, в статье для журнала Astrophysics, голландский астроном Джерард Койпер предположил, что такие планеты или объекты могут существовать в плоскости орбиты, сформировавшейся в самом начале эволюции Солнечной системы. Некоторые из этих космических тел проходили по внутренней Солнечной системе и превращались в кометы, будучи захваченные гравитационным полем Солнца. Появление идеи «пояса Койпера» имела большой практический смысл для астрономов. Мало того, что это помогло объяснить, почему в Солнечной системе не было больших планет, она также открывала тайну того, откуда прилетают к нам кометы.
В 1980 году, в ежемесячных альманахах Британского Королевского астрономического общества, уругвайский астроном Хулио Фернандес предположил, что для получения наблюдаемого количества комет потребуется кометный пояс, который лежит в диапазоне расстояний между 35 и 50АЕ (астрономическая единица расстояния, которое проходит световой луч за год (световой год).
Следуя открытиям Фернандеса, в 1988 году канадская команда астрономов (команда Мартина Дункана, Тома Куинна и Скотта Тремейна) провела ряд компьютерных исследований и определила, что «облако Оорта» не может учитывать всех короткопериодических комет.
В 1992 году американский астроном Дэвид Джевитт и аспирант Джейн Луу обнаружили космическое тело в предполагаемом ПК. Это был астероид, внесенный в реестр под номером (15760) 1992QB1. Этот объект был первый, который входит в состав ПК. Тело составляет в размерах около 200-250 км в диаметре, по оценкам его яркости (отраженного света). Он движется по почти круговой орбите в плоскости планетной системы на расстоянии от Солнца около 44 AЕ (6,6 миллиарда км). Это происходит вне орбиты Плутона, средний радиус которой составляет 40 АЕ (6 миллиарда км). Открытие 1992QB1 предупредило астрономов о возможности обнаружения других таких космических тел, что и было фактически подтверждено — в течение двадцати лет было обнаружено около полторы тысячи космических тел.
На основе оценок яркости размеры более крупных известных объектов ПК близки или превышают размеры самой большой луны Плутона, Харон, диаметр которой составляет 1208 км. Одно из них — с именем Eris, почти, в два раза большего диаметра, т.е. немного меньше самого Плутона. Из-за их местоположения вне орбиты Нептуна (средний радиус орбиты 30,1 AЕ или 4,5 миллиарда км), их также называют транс-нептунианскими объектами (TNO).
Некоторые факты
Пояс Койпера представляет собой эллиптическую плоскость в пространстве, охватывающую от 30 до 55 раз расстояние Земли от Солнца, или от 4,6 до 7,5 млрд. километров. Это гигантское скопление космических тел подобно поясу астероидов, найденному между Марсом и Юпитером, хотя объекты в поясе Койпера обычно представляют собой исполинские глыбы льда, а не скалистые, летающие в космосе горы.
По оценкам ученых, тысячи тел диаметром в среднем более ста километров перемещаются вокруг Солнца в этом поясе вместе с триллионами меньших объектов, многие из которых являются короткопериодическими кометами. В этом районе Солнечной системы также есть несколько карликовых планет, слишком большие, чтобы считаться астероидами, и все же не могут быть квалифицированы, как полноценные планеты, потому что они слишком малы, имеют непостоянную орбиту, и не обладают способностью притягивать более мелкие космические осколки. Образно говоря, не «очищают» пространство вокруг себя так, как это делают остальные восемь планет Солнечной системы.
Несмотря на свои огромные размеры, пояс Койпера был обнаружен только в 1992 году. Дэйвом Джуиттом и Джейн Луу. По данным НАСА, с 1987 года они «настойчиво изучали небеса в поисках почти невидимых объектов за пределами Нептуна». Они назвали первый объект, который они заметили «Смайли», но позже он был каталогизирован как «1992 QB1».
Как формировался пояс
Когда формировалась Солнечная система, большая часть газа, пыли, льда и горных пород притягивалось между собой, образуя Солнце и планеты. Планеты затем притянули большую часть оставшихся обломков, немалую часть вобрало в себя Солнце, а некоторые остатки ушли из поля притяжения Солнечной системы. Но тела, находящиеся на самой периферии, оставались в безопасности от гравитационных полей планет, таких как Юпитер или Нептун, и таким образом медленно вращались вокруг Солнца. Пояс Койпера и его «соотечественник», более отдаленное и сферическое облако Оорта, содержат оставшиеся части строительного материала от самого начального момента формирования Солнечной системы и уже только поэтому могут дать очень ценную информацию о ее зарождении.
Есть также модель формирования пояса Койпера «Ницца», согласно которой этот межпланетный галактический пояс космических объектов мог образоваться рядом с Нептуном, который теперь вращается вокруг Солнца. В этой модели планеты совершали причудливые «танцы», пока их орбиты не были окончательно сформированы. Возможно, именно в тот период формирования Солнечной системы, планеты Нептун и Уран менялись не раз местами — когда одна удалялась от Солнца, другая планета приближалась к нему. Вполне вероятно весь этот галактический «строительный мусор», который был на околопланетных орбитах, и послужил началу формирования пояса Койпера.
Из чего состоит Пояс Койпера
Классический пояс Койпера — его самый густонаселенный объектами участок Солнечной системы. На вопрос где находится пояс Койпера можно только дать пока один ответ — между 42 и 48 АЕ расстояниями от Земли и Солнца.
Орбита космических тел в этой области по большей части остается стабильной, хотя некоторые объекты иногда немного меняются, когда они слишком приближаются к Нептуну.
В поясе Койпера обнаружено более тысячи объектов, и теоретически предполагается, что существует до 100000 космических тел диаметром более 100км. Учитывая их малый размер и гигантское расстояние от Земли, химический состав таких объектов очень трудно определить.
Однако спектрографические исследования, проведенные в этой области Солнечной системы с момента ее открытия, в целом показали, что ее элементы состоят в основном изо льдов: смеси легких углеводородов (таких как метан), аммиака и водяного льда-композиции, которую они разделяют с кометами. Первоначальные исследования также подтвердили широкий диапазон цветов среди объектов — от нейтрального до глубокого красного.
Это говорит о том, что их поверхности состоят из широкого спектра соединений, от грязных льдов до углеводородов. В 1996 году Роберт Х. Браун получил спектроскопические данные на объект KBO 1993SC, показывающие, что состав его поверхности похож на тот, что у Плутона, а также на луну Нептуна — Тритон, имеющую большие количества метанового льда.
С 2000 года было обнаружено несколько космических тел с диаметром от 500 до 1500 км, что более чем наполовину меньше площади Плутона. 50000 Quaoar, классический астероид, открытый в 2002 году, составляет более 1200 км в поперечнике. Makemake и Haumea, объявленные, как малые планеты 29.07.2005 года. Другие объекты, такие как 28978 Ixion (обнаруженный в 2001 году) и 20000 Varuna (обнаружен в 2000 году), имеют размеры примерно пол тысячи км в поперечнике.
Будущее
Койпер, когда он изначально разрабатывал свою космологическую теорию о существовании пояса космических объектов за пределами Нептуна, указал, что такой пояс, вероятно, скоро (по космическим меркам) прекратит свое существование. Конечно, последующие открытия доказали, что это было не так. Но одна вещь, на которой настаивал Койпер, была идея о том, что эти транс-нептунианские объекты не будут вечно существовать в виде бесформенного облака.
Со временем часть из них, сталкиваясь друг с другом измельчится до состояния космической пыли, какие-то космические тела, приближаясь к Солнцу — просто растают, а более крупные, скорее всего, когда-нибудь покинут пределы Солнечной системы и устремятся в другие, более гостеприимные и далекие галактики.
Что такое пояс Койпера? Определение | Расположение | Факты
Пояс Койпера представляет собой округлую область ледяных тел за орбитой Нептуна. Он простирается от орбиты Нептуна (30 АЕ) до примерно 50 АЕ от Солнца. В этом регионе миллионы объектов; большинство из них сделаны из ледяных летучих веществ.
Вскоре после открытия Плутона в 1930 году исследователи начали строить предположения, что он может быть не один во внешней Солнечной системе.
Лишь в 1992 году было обнаружено существование других объектов в этом регионе. Эти объекты были ничем иным, как большим полем обломков на краю Солнечной системы. Вместе они составляют Пояс Койпера.
Кроме того, многие астрономы теоретизировали о существовании пояса Койпера за десятилетия до его открытия. Это огромное и таинственное место, которое мы только начали исследовать. Давайте копнем глубже и выясним, что же такое пояс Койпера, где он расположен, и как он был создан?
Определение пояса Койпера
Эти ледяные объекты также называют транс-нептунскими объектами (ТНО) или объектами пояса Койпера.
Не путайте пояс Койпера с Облаком Оорта, которое представляет собой более отдаленную область кометоподобных тел, которая окружает пояс Койпера и Солнечную систему.
Расположение и состав
Пояс Койпера простирается от орбиты Нептуна (около 30 астрономических единиц [АЕ]; 4,5 млрд. км) до приблизительно 50 АЕ (7,5 млрд. км) от Солнца.
Он в 20 раз шире и в 20-200 раз массивнее пояса астероидов, который расположен между орбитами Марса и Юпитера.
Несмотря на то, что он содержит сотни тысяч лун, некоторые исследования предполагают, что в регионе могли возникнуть такие крупные спутники, как Феба Сатурна и Тритон Нептуна.
Как он был создан?
Хотя происхождение Пояса Койпера и его сложная структура не вполне понятны, ученые полагают, что он содержит остатки, оставшиеся от начала Солнечной системы.
Если бы Нептуна там не было, ледяные объекты в этом регионе могли бы собраться вместе и сформировать планету. Однако гравитационное притяжение Нептуна настолько взбудоражило эту область космоса, что эти ледяные объекты не смогли бы слиться в одну планету.
Согласно модели Ниццы, которая представляет сценарий динамического развития Солнечной системы, пояс Койпера мог сформироваться ближе к нашему Солнцу, чем его нынешнее местоположение. Уран и Нептун участвовали в сложном танце, меняя позиции и перемещаясь наружу в Солнечной системе.
Поскольку обе планеты отошли от Солнца, их гравитационное притяжение могло унести с собой большинство ледяных объектов (в поясе Койпера). Таким образом, многие из этих маленьких ледяных объектов были перенесены из своих первоначальных мест в более холодную область Солнечной системы.
Кто открыл пояс Койпера?
Он назван в честь голландского астронома Джерарда Койпера, хотя он и не предполагал его существования. Однако его исследования были хорошо известны среди исследователей, так что общая идея пояса Койпера стала приписываться ему.
В 1943 году независимый астроном-теоретик Кеннет Эджворт опубликовал статью, в которой высказал гипотезу, что материалы за пределами орбиты Нептуна слишком широко рассеяны, чтобы конденсироваться в планеты.
Вместо этого эти материалы конденсируются в несколько меньших тел во внешней области Солнечной системы. Время от времени некоторые из этих тел уходят из своего региона и появляются как случайные посетители внутренней Солнечной системы, которую мы называем кометами.
Благодаря невероятной работе Эджворта, ученые иногда используют альтернативное название «Пояс Эджворта-Койпера», чтобы приписать ему заслуги.
В 1992 году астроном Дэвид Джевитт и его ученица Джейн Луу обнаружили кандидата в КВО 1992 года QB1. Это была первый объект в поясе Койпера, обнаруженная после Плутона и Харона. Почти полгода спустя, они обнаружили второй объект (181708) 1993 FW.
К настоящему времени астрономами открыто более 2000 объектов в поясе Койпера, и считается, что в регионе существует более 100 000 крупных объектов на расстоянии более 100 км.
7 интересных фактов о поясе Койпера
1. У многих объектов в поясе Койпера есть спутники
Двойные объекты, с другой стороны, это пары объектов, которые относительно похожи по массе или размеру. Они вращаются вокруг общего центра масс, который лежит между ними
2. Они гораздо менее массивны, чем Земля.
Несмотря на огромную протяженность пояса Койпера, его общая масса составляет менее 2% от массы Земли.
Это противоречит стандартным моделям, которые указывают, что пояс Койпера должен в 30 раз превышать массу Земли. Тайна 99% недостающей массы остается нерешенной.
Однако некоторые исследователи предполагают, что объекты в поясе Койпера из-за большого количества столкновений постепенно разрушают друг друга в пыль. Таким образом, пояс Койпера, вероятно, исчезнет в далеком будущем.
3. Это источник комет
Гравитационное притяжение Юпитера затем загоняет эти кусочки в короткие петли, продолжающиеся два десятилетия или меньше. Эти части известны как кометы семейства Юпитера.
Хотя большинство из них в конечном итоге становятся бездействующими, астрономы обнаружили некоторые околоземные астероиды, которые напоминают сгоревшие кометы. Наблюдения показывают, что эти кометы начались бы в Поясе Койпера или Облаке Оорта.
4. Более 6 десятилетий астрономы не осознавали, что обнаружили пояс Койпера
С открытием второго объекта в поясе Койпера в 1992 году исследователи поняли, что Плутон не одинок: в этом регионе миллионы маленьких ледяных объектов, вращающихся вокруг Солнца.
5. Пять крупнейших объектов в поясе Койпера
Учитывая их радиус, пять самых больших объектов пояса Койпера
6. Первый рукотворный объект, входящий в пояс Койпера.
В 1983 году «Пионер 10» стал первым космическим кораблем, вышедшим в космос за пределы орбиты Нептуна. Поскольку в то время Койперский пояс не был обнаружен, космический зонд не изучал ледяной мир в этом регионе.
Зонд «Новые горизонты» НАСА стал первым межпланетным космическим зондом, который был запущен (в 2006 году) с целью пролета и изучения одного или нескольких объектов в поясе Койпера в последующее десятилетие.
В июле 2015 года космический аппарат пролетел над Плутоном и его лунами, собирая данные об атмосфере, и поверхностях. В 2019 году он совершил ближний полет на объекте под названием 486958 Аррокот в районе Койперского пояса.
7. Гипотетическая планета может объяснить некоторые объекты пояса Койпера
В 2015 году исследователи из Калифорнийского технологического института обнаружили математические доказательства, предполагающие, что «Планета X» может скрываться далеко за Плутоном. Она еще не наблюдалась, но расчеты показывают, что она там есть.
Гравитационное притяжение этой неизведанной планеты могло бы объяснить уникальные орбиты, по крайней мере, пяти небольших ледяных объектов в поясе Койпера. Если бы они были обнаружены, это переосмыслило бы наше понимание эволюции Солнечной системы.
Пояс Койпера
Известные объекты пояса Койпера, по данным Центра малых планет. Объекты основного пояса показаны зелёным, рассеянного диска — оранжевым. Четыре внешних планеты имеют голубой цвет. Троянские астероиды Нептуна показаны жёлтым, Юпитера — розовым. Рассеянные объекты между Солнцем и поясом Койпера известны как кентавры. Масштаб показан в астрономических единицах. Пробел в нижней части рисунка вызван нахождением в этой области полосы Млечного пути, скрывающей тусклые объекты
Большинство известных объектов пояса Койпера имеют большую полуось в диапазоне примерно между 35 и 48 а.е. (красные и синие объекты на диаграмме). Считается, что кентавры (показаны жёлтым) и объекты рассеянного диска (серые) ранее тоже располагались в поясе Койпера, но были рассеяны Нептуном внутрь и наружу
Плутон — крупнейший известный объект пояса Койпера. Первоначально он считался планетой, но был переклассифицирован как карликовая планета. По составу Плутон напоминает прочие объекты пояса Койпера, а его период обращения позволяет отнести его к подгруппе ОПК под названием «плутино». В честь Плутона подгруппу из четырёх известных на данный момент карликовых планет, обращающихся за орбитой Нептуна, называют «плутоидами».
Содержание
История
После открытия Плутона многие учёные полагали, что он не единственный в своём роде объект. Различные предположения по поводу области космоса, ныне известной как пояс Койпера, выдвигались в течение нескольких десятков лет, однако первое прямое доказательство его существования было получено только в 1992 году. Так как гипотезы о природе пояса Койпера, предшествовавшие его открытию, были весьма многочисленны и разнообразны, то трудно сказать, кто именно первым выдвинул подобную гипотезу.
Гипотезы
Открытие
Телескопы на вулкане Мауна-Кеа, при помощи которых был обнаружен пояс Койпера
Категории объектов пояса
На 26 мая 2008 года известно 1077 объектов транснептунового пояса, которые делятся на следующие категории:
Крупнейшие объекты пояса Койпера
Сравнительные размеры крупнейших ТНО и Земли.