3 kategorie pasa Kuipera. „Punkt graniczny” na obrzeżach Układu Słonecznego. Odkrycie i nazewnictwo

- obszary Układu Słonecznego: gdzie się znajduje, opis i charakterystyka ze zdjęciami, ciekawostki, badania, odkrycia, obiekty.

Pas Kuipera- duże nagromadzenie lodowych obiektów na obrzeżach naszego Układu Słonecznego. - kulista formacja, w której znajdują się komety i inne obiekty.

Po odkryciu Plutona w 1930 roku naukowcy zaczęli zakładać, że nie jest to najdalszy obiekt w układzie. Z biegiem czasu zauważyli ruchy innych obiektów iw 1992 roku znaleźli nowe miejsce. Przyjrzyjmy się interesującym faktom na temat Pasa Kuipera.

Ciekawe fakty z Pasa Kuipera

• Pas Kuipera może pomieścić setki tysięcy lodowych obiektów, których rozmiary wahają się od małych fragmentów do 100 km szerokości;
• Większość komet krótkookresowych pochodzi z Pasa Kuipera. Ich okres orbitalny nie przekracza 200 lat;
• W głównej części Pasa Kuipera może ukrywać się ponad bilion komet;
• Największe obiekty to Pluton, Quaoar, Makemake, Haumea, Ixion i Varuna;
• Pierwsza misja do Pasa Kuipera została wystrzelona w 2015 roku. To jest sonda New Horizons, która badała Plutona i Charona;
• Naukowcy udokumentowali podobne do pasów struktury wokół innych gwiazd (HD 138664 i HD 53143);
• Lód w pasie powstał podczas tworzenia Układu Słonecznego. Z ich pomocą możesz zrozumieć warunki panujące we wczesnej mgławicy;

Definicja pasa Kuipera

Musisz zacząć wyjaśnienie od tego, gdzie znajduje się Pas Kuipera. Można go znaleźć poza orbitą planety Neptuna. Przypomina Pas Asteroid między Marsem a Jowiszem, ponieważ zawiera pozostałości po formowaniu się Układu Słonecznego. Ale pod względem wielkości jest 20-200 razy większy od niego. Gdyby nie wpływ Neptuna, fragmenty połączyły się i były w stanie utworzyć planety.

Odkrycie i nazwa Pasa Kuipera

Po raz pierwszy obecność innych obiektów ogłosił Frekrik Leonard, który nazwał je ultra-neptunowymi ciałami niebieskimi poza Plutonem. Następnie Armin Leishner uznał, że Pluton może być tylko jednym z wielu długoterminowych obiektów planetarnych, które jeszcze nie zostały odkryte. Poniżej znajdują się największe obiekty Pasa Kuipera.

W 1943 roku Kenneth Edgeworth opublikował artykuł. Napisał, że materia za Neptunem jest zbyt rozproszona, więc nie może połączyć się w większe ciało. W 1951 roku do dyskusji włącza się Gerard Kuiper. Pisze o dysku, który pojawił się na początku ewolucji Układu Słonecznego. Wszystkim podobał się pomysł pasa, ponieważ wyjaśniał, skąd pochodzą komety.

W 1980 roku Julio Fernandez ustalił, że Pas Kuipera znajduje się w odległości 35-50 jednostek astronomicznych. W 1988 roku na podstawie jego obliczeń pojawiły się modele komputerowe, które pokazały, że Obłok Oorta nie może być odpowiedzialny za wszystkie komety, więc pomysł pasa Kuipera miał większy sens.

W 1987 roku David Jewitt i Jane Lou rozpoczęli aktywne poszukiwanie obiektów za pomocą teleskopów w Kit Peak National Observatory i Cerro Tololo Observatory. W 1992 roku ogłosili odkrycie 1992 QB1, a 6 miesięcy później - 1993 FW.

Ale wielu nie zgadza się z tym imieniem, ponieważ Gerard Kuiper miał na myśli coś innego i wszystkie zaszczyty należy oddać Fernandezowi. Ze względu na kontrowersje, jakie pojawiły się w kręgach naukowych, preferowany jest termin „obiekty transneptunowe”.

Skład Pasa Kuipera

Jak wygląda skład Pasa Kuipera? Tysiące obiektów żyje na terenie pasa, a teoretycznie jest ich 100 000 o średnicy przekraczającej 100 km. Uważa się, że wszystkie składają się z lodu - mieszaniny lekkich węglowodorów, amoniaku i lodu wodnego.

W niektórych miejscach znaleziono lód wodny, aw 2005 roku Michael Brown ustalił, że 50 000 kwaoarów zawierało lód wodny i hydrat amoniaku. Obie te substancje zniknęły w trakcie rozwoju Układu Słonecznego, co oznacza, że ​​na obiekcie występuje aktywność tektoniczna lub nastąpił upadek meteorytu.

W pasie odnotowano duże ciała niebieskie: Quaoar, Makemake, Haumea, Orc i Eridu. Stały się one powodem przesunięcia Plutona do kategorii planet karłowatych.

Eksploracja Pasa Kuipera

W 2006 roku NASA wysłała sondę New Horizons na Plutona. Przybył w 2015 roku, pokazując po raz pierwszy „serce” krasnoluda i dawną 9. planetę. Teraz idzie na bok pasa, aby zbadać swoje przedmioty.

Niewiele jest informacji na temat pasa Kuipera, więc ukrywa on ogromną liczbę komet. Najbardziej znana jest kometa Halleya o częstotliwości 16 000-200 000 lat.

Przyszłość Pasa Kuipera

Gerard Kuiper uważał, że TNO nie będą trwać wiecznie. Pas rozciąga się na niebie pod kątem około 45 stopni. Istnieje wiele obiektów, które nieustannie zderzają się, zamieniając w pył. Wielu wierzy, że miną setki milionów lat i nic nie pozostanie z pasa. Miejmy nadzieję, że misja New Horizons dotrze tu wcześniej!

Od tysięcy lat ludzkość obserwowała przybycie komet i próbowała zrozumieć, skąd one pochodzą. Jeśli podczas zbliżania się do gwiazdy pokrywa lodowa wyparowuje, muszą znajdować się w dużej odległości.

Z biegiem czasu naukowcy doszli do wniosku, że poza orbitami planetarnymi znajduje się wielkoskalowa chmura z lodowymi i kamiennymi ciałami. Został nazwany Obłokiem Oorta, ale teoretycznie nadal istnieje, ponieważ go nie widzimy.

Definicja chmury Oorta

Chmura Oorta to teoretyczna sferyczna formacja wypełniona lodowymi obiektami. Znajduje się w odległości 100 000 AU. od Słońca, które pokrywa przestrzeń międzygwiezdną. Podobnie jak Pas Kuipera, jest skarbnicą obiektów transneptunowych. O jego istnieniu po raz pierwszy wspomniał Ernest Opik, który uważał, że komety mogą pochodzić z obszaru na skraju Układu Słonecznego.

W 1950 roku Jan Oort ożywił tę koncepcję i nawet zdołał wyjaśnić zachowanie komet dalekiego zasięgu. Istnienie chmury nie zostało udowodnione, ale zostało uznane w kręgach naukowych.

Struktura i skład chmury Oorta

Uważa się, że chmura może znajdować się w odległości od 100 000 do 200 000 jednostek astronomicznych. ze słońca. Skład Obłoku Oorta obejmuje dwie części: sferyczną chmurę zewnętrzną (20000-50000 AU) i dyskową chmurę wewnętrzną (2000-20000 AU). Zewnętrzną zamieszkują biliony ciał o średnicy 1 km i miliardy 20 km. Brak informacji o wadze całkowitej. Ale jeśli kometa Halleya jest typowym ciałem, to obliczenia prowadzą do liczby 3 x 10 25 kg (5 lądów). Poniżej znajduje się rysunek struktury Obłoku Oorta.

Większość komet jest wypełniona wodą, etanem, amoniakiem, metanem, cyjanowodorem i tlenkiem węgla. 1-2% może składać się z obiektów asteroid.

Pochodzenie chmury Oorta

Istnieje opinia, że ​​Obłok Oorta jest pozostałością pierwotnego dysku protoplanetarnego, który powstał wokół gwiazdy Słońca 4,6 miliarda lat temu. Obiekty mogły łączyć się bliżej Słońca, ale ze względu na kontakt z gazowymi olbrzymami na dużą skalę zostały zepchnięte na dużą odległość.

Badanie przeprowadzone przez naukowców z NASA wykazało, że ogromna ilość obiektów chmurowych jest wynikiem wymiany między Słońcem a sąsiednimi gwiazdami. Modele komputerowe pokazują, że galaktyczne i gwiezdne pływy zmieniają orbity komet, czyniąc je bardziej okrągłymi. Być może dlatego Obłok Oorta przybiera formę kuli.

Symulacje potwierdzają również, że powstanie zewnętrznego obłoku jest zgodne z ideą, że Słońce pojawiło się w gromadzie 200-400 gwiazd. Starożytne przedmioty mogły mieć wpływ na formację, ponieważ było ich więcej i częściej się zderzały.

Komety z Obłoku Oorta

Uważa się, że obiekty te spokojnie dryfują w Obłoku Oorta, dopóki nie wypadną ze swojej zwykłej trasy z powodu pchnięcia grawitacyjnego. Stają się więc kometami długookresowymi i odwiedzają system zewnętrzny.

Małe ciała Układu Słonecznego zwykle oznaczają dobrze znane asteroidy i komety. Przez długi czas uważano, że w Układzie Słonecznym istnieją dwa główne rezerwuary tych małych ciał. Jednym z nich jest główny pas asteroid, który znajduje się między Marsem, a drugim Obłok Oorta, położony daleko na skraju Układu Słonecznego. Główny pas asteroid, jak sama nazwa wskazuje, zawiera tylko asteroidy. A Obłok Oorta jest głównym rezerwuarem komet. Ta chmura nosi imię słynnego holenderskiego astronoma, który przewidział jej istnienie.

starożytni świadkowie

Tradycyjne zainteresowanie badaniami komet i planetoid jest następujące. Zwykle uważa się, że te małe ciała składają się z materii pozostałej po etapie dysku protoplanetarnego wokół Słońca. Oznacza to, że ich badania dostarczają informacji o procesach, jakie zachodziły w Układzie Słonecznym jeszcze przed jego powstaniem.

Asteroidy to małe planety o średnicach od 1 do 1000 km. Ich orbity znajdują się mniej więcej pomiędzy orbitami Jowisza i Jowisza.

Historia odkrycia Głównego Pasa Asteroid rozpoczęła się od przepowiedni dokonanej w 1596 roku przez wielkiego astronoma Johannesa Keplera. Uważał, że między orbitami Marsa i Jowisza musi istnieć oddzielna planeta. W 1772 r. niemiecki naukowiec I. Titius zaproponował wzór empiryczny, zgodnie z którym nieznana planeta powinna znajdować się w odległości 2,8 AU. od Słońca (1 AU to jedna jednostka astronomiczna równa odległości od Ziemi do ~150 milionów km). Prawo opisane tym wzorem nazywa się prawem Titiusa-Bodego. W 1796 roku na specjalnym kongresie naukowców - astronomów przyjęto projekt poszukiwania tej nieznanej planety. A cztery lata później włoski astronom J. Piazzi odkrył pierwszą asteroidę -.

Następnie słynny niemiecki astronom G. Olbers odkrył drugą asteroidę, zwaną Pallas. W ten sposób odkryto główny pas asteroid Układu Słonecznego. Na początku 1984 roku liczba asteroid w tym pasie o wiarygodnie ustalonych parametrach orbity osiągnęła 3000. Prace naukowe nad odkrywaniem nowych asteroid i udoskonalaniem ich orbit trwają do dziś.

Komety i Obłok Oorta

Inny rodzaj małych ciał - komety, również należy do Układu Słonecznego. Komety z reguły poruszają się wokół Słońca po wydłużonych eliptycznych orbitach o różnych rozmiarach. Są one dowolnie zorientowane w przestrzeni. Wymiary orbit większości komet są tysiące razy większe od średnicy układu planetarnego. Przez większość czasu komety znajdują się w najbardziej oddalonych punktach swoich orbit (aphelium). Tworząc w ten sposób obłok komety na dalekich obrzeżach Układu Słonecznego. Ta chmura nazywa się chmurą Oorta.

Ta chmura rozciąga się daleko od Słońca, osiągając odległości 105 AU. Uważa się, że Obłok Oorta zawiera do 1011 jąder kometarnych. Okresy obiegu najodleglejszych komet wokół Słońca mogą osiągać wartości 106-107 lat. Przypomnijmy, że słynna kometa naszych czasów - Kometa Hale'a-Boppa przybyła do nas z bezpośredniego sąsiedztwa Obłoku Oorta. Jej okres orbitalny wynosi tylko (!) około trzech tysięcy lat.

Powstanie układu słonecznego

Problem pochodzenia małych ciał w Układzie Słonecznym jest ściśle związany z problemem pochodzenia samych planet. W 1796 r. francuski naukowiec P. Laplace wysunął hipotezę o powstaniu Słońca i całego Układu Słonecznego z kurczącej się gazowej mgławicy. Według Laplace'a część materii gazowej oddzielona od jądra mgławicy pod działaniem siły odśrodkowej zwiększała się podczas kompresji. Wynika to bezpośrednio z prawa zachowania momentu pędu. Substancja ta służyła jako materiał do formowania się planet.

Hipoteza ta napotkała trudności, które zostały przezwyciężone w pracach amerykańskich naukowców F. Multona i T. Chamberlaina. Wykazali, że bardziej prawdopodobne jest, że planety nie powstały bezpośrednio z gazu, ale raczej z małych cząstek stałych, które nazwali planetozymalami. Dlatego obecnie uważa się, że proces powstawania planet Układu Słonecznego przebiegał dwuetapowo. W pierwszym etapie z pyłowego składnika pierwotnego obłoku materii okołosłonecznej powstało wiele ciał pośrednich o rozmiarach setek kilometrów (planetozymale). I dopiero wtedy, w drugim etapie, z roju ciał pośrednich i ich fragmentów nagromadziły się planety.

W Układzie Słonecznym może istnieć kilka rezerwuarów takich ciał pośrednich, czyli planetozymali. W 1949 roku astronom K.E. Edgeworth (K.E. Edgeworth), a następnie w 1951 roku astronom J.P. Kuiper (G.P. Kuiper) przewidział istnienie innego zbiornika - rodziny obiektów transneptunowych. Powstały na wczesnym etapie formowania się Układu Słonecznego. Będąc pozostałością dysku protoplanetarnego, te przewidywane obiekty powinny być skoncentrowane na orbitach o małych mimośrodach i nachyleniach bezpośrednio wokół Neptuna. Hipotetyczny rezerwuar takich obiektów to tzw Pas Kuipera (KP, Pas Kuipera).

​ OTWIERANIE PASKA KUIPERA:

PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCIOBIEKTY SKŁADAJĄCE SIĘ Z NIEGO

​Zacznijmy od tego, że badanie orbity słynnej komety Halleya pozwoliło nam z grubsza oszacować masę pasa Kuipera do 50 AU. ze słońca. Powinien to być dość mały ułamek masy Ziemi.

​ Liczne fotograficzne poszukiwania wolno poruszających się obiektów Pasa Kuipera (KB) od dłuższego czasu nie przyniosły rezultatów. Wreszcie w 1930 roku astronom Tomba odkrył pierwszy nowy obiekt poza orbitą Neptuna. Była to planeta Pluton. Należy od razu zauważyć, że masa Plutona jest niezwykle mała i wynosi zaledwie 0,0017 M masy Ziemi. Podczas gdy masa Neptuna jest równa 17,2 M Ziemi.

W 1979 roku odkryto drugi obiekt - 2060 Chiron, który należy do grupy obiektów zwanych Centaurami. Centaur to obiekt, którego orbita leży w obszarze między Jowiszem a Neptunem. Niepowodzenia w poszukiwaniu nowych obiektów wiązały się z niedostateczną skutecznością fotograficznej metody obserwacji. Wraz z pojawieniem się półprzewodnikowych półprzewodnikowych odbiorników promieniowania (tzw. CCD ze sprzężeniem ładunkowym) możliwe stało się prowadzenie głębszych badań nieba. Możliwe stało się rejestrowanie światła odbitego od naturalnych małych ciał kosmicznych o wielkości rzędu 100 km lub mniejszych w rejonie orbity Neptuna i dalej.

Astronomowie stworzyli specjalny program do poszukiwania takich ciał - program Spacewatch. A w wyniku pracy tego programu odkryto jeszcze dwa obiekty należące do grupy Centaurów - są to 5145 Folus i 1993HA2.

Rysunek asteroidy z pasa Kuipera

Kiedy patrzymy w czarne niebo, rozumiemy, że świetliste punkty są nieskończenie małe w porównaniu z ciemną pustką. Częściej podziwiamy gwiazdy, rzadziej obserwujemy planety, ale nie są one jedynymi mieszkańcami kosmosu. W tej pozornej pustce są całe światy, gromady, ogromne rodziny ciał niebieskich.

Pas Kuipera to lodowy świat na obrzeżach Układu Słonecznego. Jest to przestrzeń złożona z małych obiektów. Wiele z nich jest mniejszych od naszej dziewczyny - księżyca. Pas rozszerza się poza orbitę Neptuna i wygląda jak pączek: pulchny i ​​okrągły.

Naukowcy uważają, że Pas Kuipera jest domem dla komet. Rodzą się tam komety krótkookresowe. Krążą po orbicie za mniej niż 200 lat.

Liczba mieszkańców rodziny lodowej jest nieznana. Zakłada się setki tysięcy obiektów i bilion komet. W tej chwili potwierdzono istnienie 1300.

Planety karłowate należące do Pasa Kuipera mają cienkie atmosfery, które zapadają się, gdy planeta oddala się od Słońca. Niektóre z nich mają małe księżyce. Specjalne, większe niż Pluton. Z tego powodu Pluton został pozbawiony statusu planety. Jest całkiem jasne, że w lodowym świecie nie może istnieć życie.

W 2015 roku naukowcy mają nadzieję dowiedzieć się wiele o pasie Kuipera z misji kosmicznej New Horizons, która zbliża się do Plutona.

Został otwarty, ponieważ bardzo tego chcieli

Astronomowie zakładali jedynie obecność obiektów poza Plutonem. Debata trwała przez cały XX wiek. W 1943 roku Kenneth Edgeworth postawił hipotezę, że komety odwiedzające Układ Słoneczny to ciała niebieskie żyjące poza jego zewnętrzną granicą. Z nieznanych powodów opuszczają swoje zwykłe miejsca i podróżują bliżej Słońca. Pas Kuipera otrzymał swoją nazwę od Gerarda Kuipera. Astronom mówił o możliwości istnienia dysku wielu lodowych ciał, ale uważał wpływ Plutona za dość silny. Zasugerował, że Pluton rozrzucił ciała do odległej chmury Oorta.

W miarę jak naukowcy odkrywali lodowe planetoidy na orbitach Urana, Saturna, Neptuna, hipoteza o ogromnym nagromadzeniu takich ciał rosła w siłę i czekała na potwierdzenie. Dowód został znaleziony przez Davida Jewitta i Jane Lou. Pięć lat fotografowania i studiowania pozornej pustki. W sierpniu 1992 roku zobaczyli pierwszy obiekt pasa Kuipera, a sześć miesięcy później drugi obiekt. Teraz, w trakcie badania znanych ciał, odkrywanych jest coraz więcej nowych obiektów.

Mieszkańcy Pasa Kuipera

Astronomowie określają ciała w tym regionie jako Obiekt Pasa Kuipera lub w skrócie KBO. Badania OPC opierają się na parametrach powierzchni odbijającej. W ten sposób określa się rozmiar. Według składu OPK w stanie zamrożonym zawierają dwutlenek węgla lód, azot, metan, amoniak, metanol i ewentualnie wodę. Dokładna liczba mieszkańców pasa nie jest znana. Kiedy zostaje odkryty nowy obiekt, naukowcy klasyfikują go jako planetę lub asteroidę. Zajmuje to lata, ponieważ widoczność jest ograniczona, informacje są minimalne i najczęściej trzeba polegać na założeniach.

Haumea

Haumea z satelitami

Najbardziej niezwykłym OPK jest Haumea. Uważa się, że powstał z najsilniejszego uderzenia w wyniku zderzenia. W tej chwili Haumea i jej dwa małe księżyce, Hiiaka i Namaka, obracają się z zadziwiającą szybkością jednego obrotu wokół własnej osi na cztery godziny. Dzięki tak szybkiej rotacji Haumea wygląda jak piłka do rugby.

Planeta Sedna nosi imię lodowej bogini Eskimosów. Jego okres rotacji wynosi 10500 lat. Oddala się od Słońca do najzimniejszego regionu układu. Sedna nie zawsze jest klasyfikowana jako KBO, ponieważ podróżuje znacznie dalej, ale została odkryta dzięki badaniu Pasa Kuipera.

Eris i Dysnomia

Planeta karłowata Eris jest o 10% mniejsza od Plutona. Kończy rewolucję wokół Słońca za 560 lat. Ma towarzysza - księżyc Dysnomia.

Pluton

Pluton jest najbardziej znanym OPK. Przez długi czas był uważany za lodowego wygnańca na obrzeżach układu. Obecnie należy do dużej rodziny planet karłowatych. Ze względu na podobne cechy nadano im nazwę „plutinos”.

Charon

Charon jest najbliższym księżycem Plutona. Wpływają na siebie tak bardzo, że naukowcy nadali im definicję „podwójnej planety”. Atmosfery planet są ze sobą połączone. Różnią się jednak składem. Charon jest pokryty lodem wodnym, podczas gdy Pluton jest pokryty lodem azotowym.

Quaoar to jeden z największych obiektów. Jego średnica wynosi około 1300 km. Planeta składa się ze skał i lodu wodnego.

Na jego powierzchni 220 gr. mróz. Ma satelitę - Veyvot o średnicy 100 km.

Makemake okrąża Słońce w ciągu 306 lat. Powierzchnia pokryta jest metanowym śniegiem i lodem. Ma tymczasową atmosferę azotu, która jest unoszona przez wiatr planetarny, gdy oddala się od Słońca.

Dla astronomów Pas Kuipera jest niewyczerpanym źródłem niespodzianek. Odkrywają, porównują, spierają się i definiują coraz więcej planet i planetoid. Do nauki wykorzystywana jest najnowocześniejsza technologia. Ten region Układu Słonecznego nie raz zaskoczy Cię imponującymi odkryciami.