Старт в науке. Что такое пояс койпера Планеты пояса койпера
– области Солнечной системы: где находится, описание и характеристика с фото, интересные факты, исследование, открытие, объекты.
Пояс Койпера - крупное скопление ледяных объектов на краю нашей Солнечной системы. - сферическое образование, в котором расположены кометы и другие объекты.
После обнаружения Плутона в 1930 году ученые стали предполагать, что это не самый отдаленный объект в системы. Со временем они отмечали движения других объектов и в 1992 году нашли новый участок. Давайте рассмотрим интересные факты о Поясе Койпера.
Интересные факты о Поясе Койпера
- Пояс Койпера способен вмещать сотни тысяч ледяных объектов, чей размер варьируется между небольшими осколками до 100 км в ширину;
- Большая часть короткопериодических комет поступает из пояса Койпера. Их орбитальный период не превышает 200 лет;
- В главной части пояса Койпера может скрываться более триллиона комет;
- Крупнейшими объектами выступают Плутон, Квавар, Макемаке, Хаумеа, Иксион и Варуна;
- Первая миссия к поясу Койпера отправилась в 2015 году. Это зонд Новые Горизонты, исследовавший Плутон и Харон;
- Исследователи зафиксировали структуры подобные поясу вокруг других звезд (HD 138664 и HD 53143);
- Льды в поясе сформировались еще в период создания Солнечной системы. С их помощью можно разобраться в условиях ранней туманности;
Определение Пояса Койпера
Начать объяснение нужно с того, где находится Пояс Койпера. Его можно найти за чертой орбиты планеты Нептун. Напоминает Пояс астероидов между Марсом и Юпитером, потому что располагает остатками от формирования Солнечной системы. Но по размерам в 20-200 раз крупнее него. Если бы не влияние Нептуна, то осколки слились и смогли сформировать планеты.
Обнаружение и имя Пояса Койпера
Впервые о присутствии других объектов заявил Фрекрик Леонард, назвавший их ультра-нептуновыми небесными телами за чертой Плутона. Тогда Армин Лейшнер посчитал, что Плутон может выступать всего лишь одним из многих долгопериодических планетных объектов, которые еще предстоит отыскать. Ниже представлены крупнейшие объекты Пояса Койпера.
Крупнейшие объекты пояса Койпера |
| Название | Экваториальный диаметр |
Большая полуось, а. е. |
Перигелий, а. е. |
Афелий, а. е. |
Период обращения вокруг Солнца (лет) |
Открыт |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2330 +10 / −10 . | 67,84 | 38,16 | 97,52 | 559 | 2003 i | |
| 2390 | 39,45 | 29,57 | 49,32 | 248 | 1930 i | |
| 1500 +400 / −200 | 45,48 | 38,22 | 52,75 | 307 | 2005 i | |
| ~1500 | 43,19 | 34,83 | 51,55 | 284 | 2005 i | |
| 1207 ± 3 | 39,45 | 29,57 | 49,32 | 248 | 1978 | |
| 2007 OR 10 | 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 AW 197 | 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 UX 25 | 681 +116 / −114 | 42,6 | 36,7 | 48,6 | 278 | 2002 i |
В 1943 году Кеннет Эджворт опубликовал статью. Он писал, что материал за Нептуном слишком рассредоточен, поэтому не может слиться в более крупное тело. В 1951 году в обсуждение вступает Джерард Койпер. Он пишет о диске, появившемся в начале эволюции Солнечной системы. Идея с поясом всем понравилась, потому что она объясняла откуда прибывают кометы.
В 1980 году Хулио Фернандес определил, что Пояс Койпера находится на удаленности в 35-50 а.е. В 1988 году появляются компьютерные модели на основе его расчетов, которые показали, что Облако Оорта не может отвечать за все кометы, поэтому идея с поясом Койпера обретала больше смысла.
В 1987 году Дэвид Джуитт и Джейн Лу занялись активными поисками объектов, используя телескопы в Национальной обсерватории Кит-Пика и Обсерваторию Серро-Тололо. В 1992 году они объявили об открытии 1992 QB1, а через 6 месяцев – 1993 FW.
Но многие не согласны с этим названием, потому что Джерард Койпер имел в виду нечто иное и все почести следует отдать Фернандесу. Из-за возникших споров в научных кругах предпочитают использовать термин «транс-нептунианские объекты».
Состав Пояса Койпера
Как выглядит состав Пояса Койпера? На территории пояса проживают тысячи объектов, а в теории насчитывают 100000 с диаметром, превышающим 100 км. Полагают, что все они состоят из льда – смесь легких углеводородов, аммиака и водяного льда.
На некоторых объектах нашли водяной лед, а в 2005 году Майкл Браун определил, что на 50000 Кваваре есть водяной лед и гидрат аммиака. Оба этих вещества исчезли в процессе развития Солнечной системы, а значит на объекте есть тектоническая активность или же произошло метеоритное падение.
В поясе зафиксировали крупные небесные тела: Квавар, Макемаке, Хаумеа, Орк и Эриду. Они и стали причиной того, что Плутон сместили в категорию карликовых планет.
Изучение Пояса Койпера
В 2006 году НАСА отправили к Плутону зонд Новые Горизонты. Он прибыл в 2015 году, впервые продемонстрировав «сердце» карлика и бывшей 9-й планеты. Теперь он отправляется в сторону пояса, чтобы рассмотреть его объекты.
О поясе Койпера мало информации, поэтому он скрывает огромное количество комет. Наиболее известная – комета Галлея с периодичностью в 16000-200000 лет.
Будущее Пояса Койпера
Джерард Койпер полагал, что ТНО не будут существовать вечно. Пояс охватывает в небе примерно 45 градусов. Объектов много, и они постоянно сталкиваются, превращаясь в пыль. Многие считают, что пройдут сотни миллионов лет и от пояса ничего не останется. Будем надеяться, что миссия Новые Горизонты доберется раньше!
Тысячелетиями человечество наблюдало за прибытием комет и пыталось понять, откуда они берутся. Если при сближении со звездой ледяной покров испаряется, то они должны располагаться на большой отдаленности.
Со временем ученые пришли к выводу, что за чертой планетарных орбит находится масштабное облако с ледяными и каменными телами. Его назвали Облаком Оорта, но оно все еще существует в теории, потому что мы не можем его увидеть.
Определение Облака Оорта
Облако Оорта - теоретическое сферическое формирование, наполненное ледяными объектами. Находится на расстоянии 100000 а.е. от Солнца, из-за чего охватывает межзвездное пространство. Как и пояс Койпера, это хранилище транс-нептуновых объектов. О его существовании впервые заговорил Эрнест Опик, считавший, что кометы могут прилетать из области на краю Солнечной системы.
В 1950-м году Ян Оорт оживил концепцию и сумел даже объяснить принципы поведения долгосрочных комет. Существование облака не доказано, но его признали в научных кругах.
Структура и состав облака Оорта
Полагают, что облако способно располагаться в 100000-200000 а.е. от Солнца. Состав Облака Оорта включает две части: сферическое внешнее облако (20000-50000 а.е.) и дисковое внутреннее (2000-20000 а.е.). Во внешнем проживают триллионы тел с диаметром в 1 км и миллиарды 20-километровых. Сведений об общей массе нет. Но если комета Галлея выступает типичным телом, то подсчеты выводят на цифру в 3 х 10 25 кг (5 земель). Ниже представлен рисунок строения Облака Оорта.
Большая часть комет наполнена водой, этаном, аммиаком, метаном, цианидом водорода и монооксидом углерода. На 1-2% может состоять из астероидных объектов.
Происхождение облака Оорта
Есть мнение, что Облако Оорта - остаток от изначального протопланетного диска, сформировавшегося вокруг звезды Солнца 4.6 млрд. лет назад. Объекты могли сливаться ближе к Солнцу, но из-за контакта с масштабными газовыми гигантами были вытолкнуты на большою удаленность.
Исследование от ученых НАСА показало, что огромный объем облачных объектов выступает результатом обмена между Солнцем и соседними звездами. Компьютерные модели показывают, что галактические и звездные приливы меняют кометные орбиты, делая их более круглыми. Возможно, именно поэтому Облако Оорта принимает форму сферы.
Симуляции также подтверждают, что создание внешнего облака согласуется с идеей того, будто Солнце появилось в скоплении из 200-400 звезд. Древние объекты могли повлиять на формирование, потому что их было больше и чаще сталкивались.
Кометы из Облака Оорта
Полагают, что эти объекты спокойно дрейфуют в Облаке Оорта, пока не выйдут из привычного маршрута из-за гравитационного толчка. Так они становятся долгопериодическими кометами и наведываются во внешнюю систему.
Пояс Койпера представляет собой околозвездный диск, который вращается вокруг Солнца на расстоянии от 30 до 55 ед.
Пояс Койпера получил свое имя в честь Жерара Койпера, предсказавшего его существование в 1951 году, за 41 год до первых наблюдений этих тел в 1992 году. Они принадлежат к группе так называемых транснептунских объектов. Обнаруженные объекты имеют размеры от 100 до 1000 километров в диаметре. Считается, что этот пояс является источником короткопериодных комет.
Первый из этих объектов был обнаружен в 1992 году командой из Гавайского университета.
Эта кольцевая область похожа на пояс астероидов, но больше, в 20 раз больше и в 20-200 раз более массивных. Подобно поясу астероидов, он в основном состоит из небольших тел, остатков образования Солнечной системы и, по крайней мере, трех карликовых планет, Плутона, Макемаке и Хауме. С другой стороны, в то время как пояс астероидов в основном состоит из скалистых и металлических тел, объекты пояса Койпера состоят в основном из замороженных летучих соединений, таких как метан, аммиак или вода.
Пояс Койпера не следует путать с облаком Оорта, зоной, все еще теоретической. Объекты пояса Койпера, а также рассеянные объекты и любые потенциальные члены облака Оорта называются совместно транснептунскими объектами.
Объекты пояса Койпера
Наблюдалось более 800 объектов пояса Койпера. Долгое время астрономы считали Плутон и Харон главными объектами этой группы.
Однако, 4 июня 2002 года был обнаружен Квавар, объект необычного размера. Это тело оказалось вдвое меньше Плутона. Будучи также больше, чем луна Харон. С тех пор были обнаружены другие второстепенные объекты пояса Койпера.
Но 13 ноября 2003 года было объявлено об открытии большого тела которое намного дальше чем Плутон, они назвали его Седной. Объект Седна сверг с позиции второго по величине транснептунского объекта. Его принадлежность к поясу Койпера подвергается сомнению некоторыми астрономами, которые считают его слишком далеким от пояса Койпера, возможно, представителя нижнего предела облака Оорта.
Удивление произошло 29 июля 2005 года, когда было объявлено об открытии трех новых объектов: Эрис, Макемаке и Хаумеа. Сначала считалось, что Эрис была старше самого Плутона, поэтому он получил название, как десятая планета, и в то время считался легендарной Планетой X. Однако зонд NASA New Horizons в 2015 году выявил диаметр Плутона. Он составляет 2370 километров, то есть примерно на 80 километров больше, чем предыдущие оценки, и поэтому мы теперь с уверенностью знаем, что Эрис (2326 ± 12 км) немного меньше Плутона. Строго говоря, Эрис не принадлежит к поясу Койпера. Он является частью облака Оорта, потому что его среднее расстояние до Солнца составляет 67 мкА.
Классификация
Точная классификация всех этих объектов неясна, поскольку в наблюдениях содержится очень мало информации об их составе или поверхностях. Даже оценки их размера сомнительны, поскольку во многих случаях они основаны только на косвенных данных по сравнению с другими подобными объектами, такими как .
С момента открытия первого объекта в 1992 году в поясе Койпера было обнаружено более тысячи других объектов, и в нем было бы более 70 000 тел диаметром более 100 км.
Крупные объекты пояса Койпера
В 2007 году Плутон был самым крупным известным объектом пояса Койпера диаметром 2300 км. С 2000 года было обнаружено несколько объектов в поясе Койпера диаметром от 500 до 1200 км. Квавар, классический объект, открытый в 2002 году, имеет диаметр более 1200 км. Макемаке и Хауме, открытия которых были объявлены одновременно 29 июля 2005 года, еще больше. Другие объекты, такие как Иксион (обнаруженный в 2001 году) и Варуна (обнаруженный в 2000 году), имеют диаметр около 500 км.
В 2015 году только пять объектов солнечной системы, Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрис, официально считаются карликовыми планетами, а последние четыре — плутоидами. Однако многие другие объекты в поясе Койпера достаточно велики, чтобы быть сферическими и в будущем могут быть классифицированы как планеты карлики.
Несмотря на свою большую протяженность, общая масса пояса Койпера довольно мала, что примерно на одну десятую от общей площади Земли. Большинство объектов тускло освещены, что согласуется с аккреционными моделями, так как только некоторые из объектов с определенным размером были в состоянии расти больше. В общем случае число объектов определенного размера N обратно пропорционально некоторой мощности q диаметра D: N ~ D-q. Это соотношение пропорциональности подтверждается наблюдениями, а значение q оценивается в 4 ± 0,555. В текущем состоянии знаний (2008) известна только величина объектов; их размер определяется исходя из их постоянного альбедо.
Два из трех крупнейших объектов в поясе Койпера имеют спутники: у Плутона пять, а у Хаума — два. Кроме того, Эрис, рассеянный объект, который сформировался в поясе Койпера, имеет один. Доля объектов пояса Койпера со спутниками выше для больших объектов, чем для более мелких, указывает на другой механизм формирования. С другой стороны, 1% (или высокий процент) объектов были бы двоичными системами, то есть двумя объектами относительно близкой массы на орбите вокруг друг друга. Плутон и Харон — самые известные примеры.
Общая масса объектов в поясе Койпера оценивалась телескопом по их числу и величине, оценивая среднее альбедо при 0,04 и среднюю плотность при 1 г / см3. Это дает массу, примерно равную 1% массы земли.
Пояс Койпера - область Солнечной системы, лежащая за орбитой Нептуна. Простирается на расстояниях 30 - 55 а.е. от Солнца. Первые объекты в поясе Койпера были открыты в 1992 году, если не считать открытие Плутона в 1930-ом.
Пояс Койпера
, как и Главный (Внутренний) пояс астероидов между орбитами Марса и Юпитера, состоит из малых тел,
оставшихся от ранних этапов формирования Солнечной системы.
Но, по современным представлениям, астероиды пояса Койпера состоят в основном не из скальных пород,
как астероиды Главного пояса, а из замёрзших кусков воды и газов вроде аммиака и метана.
Пояс Койпера не только больше Внутреннего пояса по своим размерам, но тяжелее от 20 до 200 раз.
Уже открыто более тысячи объектов, но предполагают существоване ещё нескольких десятков тысяч неоткрытых объектов диаметром более 100км.
Плутон, недавно разжалованный из планет в разряд карликовых планет, тоже принадлежит к поясу Койпера. Кроме Плутона, здесь также располагаются и другие карликовые планеты - Макемаке и Хуамеа. Эрида вроде бы тоже "здесь", но её орбита уходит далеко за пределы пояса и принадлежит одновременно к Рассеянному Диску. Рассейнный диск может рассматриваться как часть пояса Койпера, но чаще его понимают как переходную зону - от пояса Койпера к Облаку Орта.
На сегодняшний день в поясе Койпера открыто больше тысячи крупных астероидов. Предполагаемое число неоткрытых мелких объектов размером около ста километров - несколько десятков тысяч. Общая масса пояса Койпера в десятки раз больше массы внутреннего кольца астероидов.
Одно время считалось, что пояс Койпера
является поставщиком комет с периодом обращения до 200 лет.
которые периодически залетают во внутренние области Солнечной системы.
Но, по последним данным больше похоже, что объекты пояса имеют сравнительно устойчивые орбиты,
а кометы этого типа прилетают к нам из гораздо более далёкого Рассеянного Диска.
Также, есть предположения, что некоторые малые тела Солнечной системы первоназчально возникли в поясе Койпера
и лишь потом оказались во внутренних областях Солнечной системы. Таковы например спутник Нептуна Тритон и спутник Сатурна Феба.
Объекты пояса Койпера иногда делят на три вида: 1. Кьюбивано - это классические обитатели пояса Койпера. Они омеют почти круговые орбиты и их движение не связано с движением других планет. Названы так по имени первого открытого объекта - 1992 QB1. Сюда входят также например Макемаке, Квавар и Варуна. 2. Плутино - названы в честь карликовой планеты Плутон. Орбиты Плутино находятся в орбитальном резонансе с движением Нептуна в виде целых чисел: 1:2, 2:3, 2:5, 3:4, 3:5, 4:5 и так далее. Сюда входят такие тела как Орк, Иксион и Хуйа. 3. Рассеянные объекты, принадлежащие или частично принадлежащие Рассеянному диску. Самые известные представители: Эрида и Седна.
Самые большие объекты пояса Койпера
| № | Название | Экваториальный диаметр (км) | Большая полуось, а. е. | Перигелий, а. е. | Афелий, а. е. | Период обращения вокруг Солнца (лет) | Год открытия |
| 136199 | Эрида | 2330 ±10 | 67,84 | 38,16 | 97,52 | 559 | 2005 |
| 134340 | Плутон | 2390 | 39,45 | 29,57 | 49,32 | 248 | 1930 |
| 136472 | Макемаке | 1500 +400/−200 | 45,48 | 38,22 | 52,75 | 307 | 2005 |
| 136108 | Хаумеа | ~1500 | 43,19 | 34,83 | 51,55 | 284 | 2005 |
| 134340 | Харон | 1207 ±3 | 39,45 | 29,57 | 49,32 | 248 | 1978 |
| 225088 | 2007 OR10 | ~1535 | 67,3 | 33,6 | 101,0 | 553 | 2016 |
| 50000 | Квавар | ~1100 | 43,61 | 41,93 | 45,29 | 288 | 2002 |
| 90482 | Орк | 946,3 +74,1/−72,3 | 39,22 | 30,39 | 48,05 | 246 | 2004 |
| 55565 | 2002 AW197 | 940 | 47,1 | 41,0 | 53,3 | 323 | 2002 |
| 20000 | Варуна | 874 | 42,80 | 40,48 | 45,13 | 280 | 2000 |
| 28978 | Иксион | 39,70 | 30,04 | 49,36 | 250 | 2001 | |
| 55637 | 2002 UX25 | 681 +116/−114 | 42,6 | 36,7 | 48,6 | 278 | 2002 |
На данный момент самой далекой планетой в Солнечной системе признан Нептун. Что касается Плутона, то с 2006 года Международным астрономическим союзом он был разжалован из определения быть "планетой" и стал частью пояса Койпера, получив определение "карликовая планета". Далекие небесные объекты у которых среднее расстояние до Солнца больше, чем у Нептуна при этом они обращаются вокруг Солнца получили название "транснептуновые объекты". Поэтому к самым крупным транснептуновым объектам, располагающимся в поясе Койпера относятся Плутон, его крупный спутник Харон, массивная карликовая планета Эрида и еще около 1400 транснептуновых объектов
За орбитой самой дальней планетой от Солнца Нептуна начинается пояс Койпера, который представляет собой остаточный материал после построения Солнечной Системы в виде различных объектов похожих на астероиды, только состоящие в основном из льда, метана, аммиака и воды.
После открытия пояса Койпера в 1992 году количество обозначенных объектов превысило 1000, среди которых известные карликовые планеты Плутон, Хаумеа и Макемаке.
В начале открытия полагали, что именно пояс Койпера является строительным материалом для комет, небольшой орбитальный период которых не превышал 200 лет, однако позже выяснилось, что источником может быть динамически активная область, которую назвали рассеянный диск, орбиты объектов которой уходят на большое расстояние от Солнца (свыше 100 а.е.)
Рассеянный диск
Данный регион слишком далеко находится от Солнца, где располагается небольшое количество небесных тел, состоящие в основном изо льда. Как и из чего появилась область со столь "рассеянными" объектами, (они же классифицируются, как "транснептуновые объекты"), но большинство ученых склоняются к мнению, что такое поле появилось из объектов Пояса Койпера за счёт гравитационного взаимодействия с внешними планетами, одной из которых был крупной планетой Нептун.
Еще не подтвержденная техническими средствами область очень далекая от Солнца от 50 тыс. до 100 тыс. а.е. (это примерно 1 световой год) и около 1/4 расстояния до Проксимы Центавра, ближайшей звезды к нашей Солнечной системы.