Kezdje a tudományban. Mik a Kuiper-öv bolygói
– a Naprendszer területei: hol található, leírás és jellemzők fotókkal, érdekességek, kutatások, felfedezések, tárgyak.
Kuiper-öv- jeges tárgyak nagy felhalmozódása Naprendszerünk peremén. - gömb alakú képződmény, amelyben üstökösök és egyéb tárgyak találhatók.
A Plútó 1930-as felfedezése után a tudósok kezdték azt feltételezni, hogy nem ez a legtávolabbi objektum a rendszerben. Idővel megfigyelték más objektumok mozgását, és 1992-ben új helyszínt találtak. Nézzünk meg néhány érdekes tényt a Kuiper-övről.
Érdekes tények a Kuiper-övről
- A Kuiper-öv több százezer jeges objektum befogadására képes, amelyek mérete egészen 100 km széles kis töredékek között változik;
- A legtöbb rövid periódusú üstökös a Kuiper-övből származik. Keringési idejük nem haladja meg a 200 évet;
- Több mint egy billió üstökös lapulhat a Kuiper-öv fő részén;
- A legnagyobb objektumok a Plútó, Quaoar, Makemake, Haumea, Ixion és Varuna;
- Az első küldetést a Kuiper-övbe 2015-ben indították el. Ez a New Horizons szonda, amely a Plútót és a Charont kutatta;
- A kutatók övszerű struktúrákat észleltek más csillagok körül (HD 138664 és HD 53143);
- Az övben lévő jég a Naprendszer létrejötte során keletkezett. Segítségükkel megértheti a korai köd körülményeit;
A Kuiper-öv meghatározása
A magyarázatot azzal kell kezdenünk, hogy hol található a Kuiper-öv. A Neptunusz bolygó pályáján túl is megtalálható. A Mars és a Jupiter közötti kisbolygóövre hasonlít, mert a Naprendszer kialakulásának maradványait tartalmazza. De méretben 20-200-szor nagyobb nála. Ha nem lett volna a Neptunusz hatása, a töredékek összeolvadtak volna, és bolygókat alkothattak volna.
A Kuiper-öv felfedezése és neve
Más objektumok jelenlétét először Freak Leonard jelentette be, aki a Plútón túli ultra-neptuusi égitesteknek nevezte őket. Aztán Armin Leuschner úgy vélte, hogy a Plútó csak egy lehet a sok hosszú periódusú bolygóobjektum közül, amelyeket még meg kell találni. Alább láthatók a Kuiper-öv legnagyobb objektumai.
A Kuiper-öv legnagyobb objektumai |
| Név | Egyenlítői átmérő |
Fő tengely, A. e. |
Napközel, A. e. |
Aphelion, A. e. |
Keringési időszak a Nap körül (év) |
Nyisd ki |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 VAGY 10 | 875-1400 | 67,3 | 33,6 | 101,0 | 553 | 2007 i |
| Quaoar | ~1100 | 43,61 | 41,93 | 45,29 | 288 | 2002 i |
| Orc | 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 |
| Varuna | 874 | 42,80 | 40,48 | 45,13 | 280 | 2000 i |
| Ixion | < 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 |
1943-ban Kenneth Edgeworth publikált egy cikket. Azt írta, hogy a Neptunuszon túli anyag túlságosan szétszórt ahhoz, hogy egy nagyobb testté egyesüljön. 1951-ben Gerard Kuiper beszállt a vitába. Egy korongról ír, amely a Naprendszer evolúciójának kezdetén jelent meg. Mindenkinek tetszett az övötlet, mert elmagyarázta, honnan származnak az üstökösök.
1980-ban Julio Fernandez megállapította, hogy a Kuiper-öv 35-50 AU távolságra található. 1988-ban jelentek meg az ő számításaira épülő számítógépes modellek, amelyek azt mutatták, hogy az Oort-felhő nem lehet felelős minden üstökösért, így a Kuiper-öv ötlet logikusabb volt.
1987-ben David Jewitt és Jane Lu teleszkópok segítségével kezdett aktív tárgyak után kutatni a Whale Peak Nemzeti Obszervatóriumban és a Cerro Tololo Obszervatóriumban. 1992-ben bejelentették az 1992-es QB1-et és 6 hónappal később az 1993-as FW-t.
De sokan nem értenek egyet ezzel a névvel, mert Gerard Kuiper másra gondolt, és minden kitüntetést Fernandeznek kell adni. A felmerült vita miatt a tudományos körök előszeretettel használják a „transz-neptuniai objektumok” kifejezést.
A Kuiper-öv összetétele
Hogyan néz ki a Kuiper-öv összetétele? Az öv területén több ezer tárgy él, és elméletileg 100 000 van, amelyek átmérője meghaladja a 100 km-t. Úgy gondolják, hogy mindegyik jégből áll – könnyű szénhidrogének, ammónia és vízjég keverékéből.
Néhány helyen vízjeget találtak, és 2005-ben Michael Brown megállapította, hogy 50 000 Quaoar vízjeget és ammónia-hidrátot tartalmaz. Mindkét anyag eltűnt a Naprendszer fejlődése során, ami azt jelenti, hogy tektonikus tevékenység van az objektumon, vagy meteorit zuhant.
Az övben nagy égitesteket rögzítettek: Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus és Eridu. Ezek voltak az okai annak, hogy a Plútót a törpebolygók kategóriájába sorolták.
A Kuiper-öv felfedezése
2006-ban a NASA a New Horizons szondát küldte a Plútónak. 2015-ben érkezett, és először mutatta be a törpe és az egykori 9-es bolygó „szívét”. Most az öv felé megy, hogy megvizsgálja annak tárgyait.
Kevés információ áll rendelkezésre a Kuiper-övről, ezért rengeteg üstököst rejt. A leghíresebb a Halley-üstökös, melynek periodicitása 16 000-200 000 év.
A Kuiper-öv jövője
Gerard Kuiper úgy gondolta, hogy a TNO-k nem tartanak örökké. Az öv körülbelül 45 fokban húzódik az égbolton. Sok tárgy van, és folyamatosan ütköznek, porrá alakulnak. Sokan azt hiszik, hogy több száz millió év telik el, és semmi sem marad az övből. Reméljük, a New Horizons küldetése hamarabb odaér! 
Az emberiség évezredek óta figyelte az üstökösök érkezését, és próbálta megérteni, honnan származnak. Ha a jégtakaró egy csillaghoz közeledve elpárolog, akkor nagy távolságra kell elhelyezkedniük.
Idővel a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a bolygópályákon túl nagy felhő van jéggel és sziklás testekkel. Oort-felhőnek hívják, de elméletben még mindig létezik, mert nem látjuk.
Az Oort-felhő definíciója
Az Oort-felhő egy elméleti gömb alakú képződmény, amely jeges tárgyakkal van tele. 100 000 AU távolságra található. a Naptól, ezért takarja be a csillagközi teret. A Kuiper-övhöz hasonlóan ez is a transz-neptuniai objektumok tárháza. Létéről először Ernest Opik beszélt, aki úgy vélte, hogy üstökösök érkezhetnek a Naprendszer peremén lévő régióból.
1950-ben Jan Oort újraélesztette a koncepciót, és még a hosszú távú üstökösök viselkedési elveit is sikerült megmagyaráznia. A felhő létezése nem bizonyított, de tudományos körökben elismerték.
Az Oort felhő szerkezete és összetétele
Úgy gondolják, hogy a felhő 100 000-200 000 AU-nál helyezkedhet el. a naptól. Az Oort-felhő összetétele két részből áll: egy gömb alakú külső felhőből (20000-50000 AU) és egy korong belső felhőből (2000-20000 AU). A külső 1 km átmérőjű testek billióinak és több milliárd 20 kilométeres testnek ad otthont. A teljes tömegről nincs információ. De ha a Halley-üstökös egy tipikus test, akkor a számítások 3 x 10 25 kg (5 föld) értékhez vezetnek. Az alábbiakban az Oort-felhő szerkezetének rajza látható.
A legtöbb üstökös tele van vízzel, etánnal, ammóniával, metánnal, hidrogén-cianiddal és szén-monoxiddal. 1-2%-a kisbolygó objektumokból állhat.
Az Oort felhő eredete
Úgy tartják, hogy az Oort-felhő annak az eredeti protoplanetáris korongnak a maradványa, amely a Napcsillag körül 4,6 milliárd évvel ezelőtt keletkezett. Az objektumok a Naphoz közelebb is egyesülhettek volna, de a nagy gázóriásokkal való érintkezés miatt nagy távolságokba kerültek.
A NASA tudósainak tanulmánya kimutatta, hogy a felhőobjektumok hatalmas mennyisége a Nap és a szomszédos csillagok közötti cserék eredménye. A számítógépes modellek azt mutatják, hogy a galaktikus és a csillagok árapálya megváltoztatja az üstökösök pályáját, ezáltal körkörösebbé téve azokat. Talán ez az oka annak, hogy az Oort-felhő gömb alakú.
A szimulációk azt is megerősítik, hogy a külső felhő létrejötte összhangban van azzal az elképzeléssel, hogy a Nap egy 200-400 csillagból álló halmazban jelent meg. Ősi tárgyak befolyásolhatták a kialakulást, mert több volt belőlük, és gyakrabban ütköztek.
Üstökösök az Oort-felhőből
Úgy tartják, hogy ezek az objektumok csendesen sodródnak az Oort-felhőben, amíg a gravitációs nyomás hatására ki nem térnek szokásos útvonalukról. Így hosszú periódusú üstökösökké válnak, és meglátogatják a külső rendszert.
Kuiper-öv egy csillag körüli korong, amely 30-55 egységnyi távolságra kering a Nap körül.
A Kuiper-öv Gerard Kuiperről kapta a nevét, aki 1951-ben jósolta meg a létezését, 41 évvel a testek első, 1992-es megfigyelése előtt. Az úgynevezett transz-neptuniai objektumok csoportjába tartoznak. A felfedezett tárgyak mérete 100-1000 kilométer átmérőjű. Úgy gondolják, hogy ez az öv a rövid periódusú üstökösök forrása.
Az első ilyen objektumot 1992-ben fedezte fel a Hawaii Egyetem csapata.
Ez a gyűrű régió hasonló az aszteroidaövhöz, de nagyobb, 20-szor nagyobb és 20-200-szor nagyobb tömegű. Az aszteroidaövhöz hasonlóan elsősorban kis testekből, a Naprendszer kialakulásának maradványaiból és legalább három törpebolygóból, a Plútóból, a Makemake-ből és a Haume-ból áll. Másrészt, míg az aszteroidaöv főként sziklás és fémes testekből áll, a Kuiper-öv objektumai főként fagyott illékony vegyületekből, például metánból, ammóniából vagy vízből állnak.
A Kuiper-övet nem szabad összetéveszteni az Oort-felhővel, amely még mindig elméleti zóna. A Kuiper-öv objektumaira, valamint a diffúz objektumokra és az Oort-felhő bármely potenciális tagjára együttesen transzneptunusz-objektumoknak nevezzük.
Kuiper-öv objektumai
Több mint 800 Kuiper-öv objektumot figyeltek meg. A csillagászok sokáig a Plútót és a Charont tekintették e csoport fő objektumainak.
2002. június 4-én azonban felfedezték a Quaoart, egy szokatlan méretű objektumot. Kiderült, hogy ez a test fele akkora, mint a Plútó. A Charon holdnál is nagyobb. Azóta további kisebb Kuiper-öv objektumokat fedeztek fel.
De 2003. november 13-án bejelentették egy nagy test felfedezését, amely sokkal messzebb volt a Plútónál, és Sednának nevezték el. A Sedna objektum letaszította a trónját, mint a második legnagyobb transzneptuusi objektum. Egyes csillagászok megkérdőjelezték a Kuiper-övben való tagságát, akik szerint túl távol van a Kuiper-övtől, ami valószínűleg az Oort-felhő alsó határának képviselője.
A meglepetés 2005. július 29-én ért, amikor bejelentették három új oldal megnyitását: Eris, Makemake és Haumea. Eleinte azt hitték, hogy az Erisz idősebb, mint maga a Plútó, ezért a tizedik bolygóként nevezték el, és akkoriban a legendás X bolygónak számított. A NASA New Horizons szondája azonban 2015-ben feltárta a Plútó átmérőjét. 2370 kilométer, körülbelül 80 kilométerrel nagyobb, mint a korábbi becslések, és így már biztosan tudjuk, hogy az Eris (2326 ± 12 km) valamivel kisebb, mint a Plútó. Szigorúan véve Eris nem tartozik a Kuiper-övhöz. Az Oort-felhő része, mert átlagos távolsága a Naptól 67 μA.
Osztályozás
Mindezen objektumok pontos besorolása nem világos, mivel a megfigyelések nagyon kevés információt adnak összetételükről vagy felületükről. Még a méretükre vonatkozó becslések is megkérdőjelezhetők, mivel sok esetben csak közvetett bizonyítékokon alapulnak, összehasonlítva más hasonló objektumokkal, mint pl.
Az első objektum 1992-es felfedezése óta több mint ezer másik objektumot fedeztek fel a Kuiper-övben, és több mint 70 ezer 100 km-nél nagyobb átmérőjű test lenne.
Nagy Kuiper-öv objektumok
2007-ben a Plútó volt a legnagyobb ismert Kuiper-öv objektum 2300 km átmérőjével. 2000 óta számos objektumot fedeztek fel a Kuiper-övben, amelyek átmérője 500 és 1200 km között van. A 2002-ben felfedezett Quaoar klasszikus objektum átmérője több mint 1200 km. A Makemake és a Hauma, amelyek megnyitását egyidejűleg, 2005. július 29-én jelentették be, még nagyobbak. Más objektumok, mint például az Ixion (2001-ben) és a Varuna (2000-ben fedezték fel), körülbelül 500 km átmérőjűek.
2015-ben mindössze öt naprendszeri objektum, a Ceres, a Plútó, a Haumea, a Makemake és az Eris számít hivatalosan törpebolygónak, az utolsó négy pedig plutoidnak számít. A Kuiper-öv számos más objektuma azonban elég nagy ahhoz, hogy gömb alakú legyen, és a jövőben törpebolygók közé sorolhatók.
Nagy kiterjedése ellenére a Kuiper-öv teljes tömege meglehetősen kicsi, a Föld teljes területének körülbelül egytizede. A legtöbb objektum gyengén világít, ami összhangban van az akkréciós modellekkel, mivel csak bizonyos méretű objektumok voltak képesek nagyobbra nőni. Általában egy bizonyos N méretű objektumok száma fordítottan arányos egy bizonyos D átmérőjű q hatványával: N ~ D-q. Ezt az arányossági összefüggést megfigyelések is alátámasztják, és q értékét 4 ± 0,555-re becsülik. Az ismeretek jelenlegi állása szerint (2008) csak az objektumok mérete ismert; méretüket állandó albedójuk alapján határozzák meg.
A Kuiper-öv három legnagyobb objektumából kettőnek van holdja: a Plútónak öt, a Houmának pedig kettő. Ezenkívül az Eris, egy diffúz objektum, amely a Kuiper-övben alakult ki, rendelkezik egy ilyennel. A Kuiper-öv műholdakkal rendelkező objektumainak aránya nagyobb a nagy objektumok esetében, mint a kisebbeknél, ami eltérő képződési mechanizmusra utal. Másrészt az objektumok 1%-a (vagy nagy százaléka) bináris rendszer lenne, vagyis két viszonylag közel tömegű objektum keringne egymás körül. A Plútó és a Charon a leghíresebb példák.
A Kuiper-övben található objektumok össztömegét a teleszkóp becsülte meg számuk és nagyságuk alapján, az átlagos albedót 0,04-re, az átlagos sűrűséget 1 g/cm3-re becsülve. Ez a tömeg körülbelül a Föld tömegének 1%-ával egyenlő.
Kuiper-öv- a Naprendszernek a Neptunusz pályáján túl fekvő régiója. 30-55 AU távolságra nyújtható. a naptól. Az első tárgyak Kuiper öv 1992-ben fedezték fel, kivéve a Plútó 1930-as felfedezését.
Kuiper-öv, akárcsak a Mars és a Jupiter pályája közötti Fő (belső) aszteroidaöv, a Naprendszer kialakulásának korai szakaszából visszamaradt kis testekből áll. De a modern elképzelések szerint a Kuiper-öv aszteroidái főleg nem sziklákból állnak, mint a főöv aszteroidái, hanem fagyott vízdarabokból és gázokból, például ammóniából és metánból.
A Kuiper-öv nemcsak méretében nagyobb, mint a belső öv, hanem 20-200-szor nehezebb is. Már több mint ezer objektumot fedeztek fel, de úgy vélik, hogy még több tízezer feltáratlan, 100 km-nél nagyobb átmérőjű objektum van.
A közelmúltban a bolygókról a törpebolygók kategóriájába visszasorolt Plútó szintén a Kuiper-övhöz tartozik. A Plútó mellett más törpebolygók is találhatók itt - Makemake és Huamea. Úgy tűnik, az Eris is „itt van”, de pályája messze túlmutat az övön, és egyben a szétszórt koronghoz tartozik. A szétszórt korongot a Kuiper-öv részének tekinthetjük, de gyakrabban átmeneti zónának tekintik - a Kuiper-övtől az Orth-felhőig.
Eddig több mint ezer nagy aszteroidát fedeztek fel a Kuiper-övben. A mintegy száz kilométeres, feltáratlan apró objektumok becsült száma több tízezerre tehető. A Kuiper-öv össztömege több tízszer nagyobb, mint az aszteroidák belső gyűrűjének tömege.
Egy időben azt hitték Kuiper öv akár 200 éves keringési periódusú üstökösök szállítója. amelyek időszakonként berepülnek a Naprendszer belső régióiba. A legfrissebb adatok szerint azonban valószínűbbnek tűnik, hogy az övobjektumok viszonylag stabil pályával rendelkeznek, és az ilyen típusú üstökösök a sokkal távolabbi Scattered Diskről érkeznek hozzánk.
Vannak olyan javaslatok is, amelyek szerint a Naprendszer néhány kis teste eredetileg a Kuiper-övben keletkezett, és csak azután kötött ki a Naprendszer belső régióiban. Ilyen például a Neptunusz Triton műholdja és a Szaturnusz Phoebe műholdja.
A Kuiper-öv objektumait néha három típusra osztják: 1. A cubiwanok a Kuiper-öv klasszikus lakói. Szinte körkörös pályájuk van, és mozgásuk nincs összefüggésben más bolygók mozgásával. Az első nyitott objektumról kapta a nevét - 1992 QB1. Ide tartozik például a Makemake, a Quaoar és a Varuna is. 2. Plutino - a Plútó törpebolygóról kapta a nevét. A Plutino pályái keringési rezonanciában vannak a Neptunusz mozgásával egész számok formájában: 1:2, 2:3, 2:5, 3:4, 3:5, 4:5 és így tovább. Ide tartoznak az olyan testek, mint az Orcus, az Ixion és a Huia. 3. A szétszórt lemezhez tartozó vagy részben hozzátartozó szétszórt objektumok. A leghíresebb képviselők: Eris és Sedna.
A Kuiper-öv legnagyobb objektumai
| № | Név | Egyenlítői átmérő (km) | Fő féltengely, a. e. | Perihelion, a. e. | Aphelios, a. e. | A Nap körüli forradalom időszaka (év) | Nyitás éve |
| 136199 | Eris | 2330 ±10 | 67,84 | 38,16 | 97,52 | 559 | 2005 |
| 134340 | Plútó | 2390 | 39,45 | 29,57 | 49,32 | 248 | 1930 |
| 136472 | Makemake | 1500 +400/−200 | 45,48 | 38,22 | 52,75 | 307 | 2005 |
| 136108 | Haumea | ~1500 | 43,19 | 34,83 | 51,55 | 284 | 2005 |
| 134340 | Charon | 1207 ±3 | 39,45 | 29,57 | 49,32 | 248 | 1978 |
| 225088 | 2007 OR10 | ~1535 | 67,3 | 33,6 | 101,0 | 553 | 2016 |
| 50000 | Quaoar | ~1100 | 43,61 | 41,93 | 45,29 | 288 | 2002 |
| 90482 | Orc | 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 | Varuna | 874 | 42,80 | 40,48 | 45,13 | 280 | 2000 |
| 28978 | Ixion | 39,70 | 30,04 | 49,36 | 250 | 2001 | |
| 55637 | 2002 UX25 | 681 +116/−114 | 42,6 | 36,7 | 48,6 | 278 | 2002 |
Jelenleg a Neptunusz a Naprendszer legtávolabbi bolygója. Ami a Plútót illeti, 2006 óta a Nemzetközi Csillagászati Unió lefokozta a „bolygó” szerepét, és a Kuiper-öv részévé vált, és megkapta a „törpebolygó” definíciót. Azokat a távoli égi objektumokat, amelyek átlagos távolsága a Naptól nagyobb, mint a Neptunuszé, miközben a Nap körül keringenek, „transz-neptunusi objektumoknak” nevezzük. Ezért a Kuiper-övben található legnagyobb transz-neptunikus objektumok közé tartozik a Plútó, annak nagy műholdja, a Charon, a hatalmas törpebolygó, az Eris és körülbelül 1400 másik transz-neptunikus objektum.
A Naptól legtávolabbi bolygó, a Neptunusz pályáján túl kezdődik a Kuiper-öv, amely a Naprendszer felépítésének maradványanyaga aszteroidákhoz hasonló különféle objektumok formájában, amelyek csak főként jégből, metánból, ammóniából és vízből állnak. .
A Kuiper-öv 1992-es felfedezése óta a kijelölt objektumok száma meghaladta az 1000-et, köztük a híres Plútó, Haumea és Makemake törpebolygókat.
A felfedezés kezdetén azt hitték, hogy a Kuiper-öv az üstökösök építőanyaga, amelyek rövid keringési ideje nem haladta meg a 200 évet, de később kiderült, hogy a forrás egy dinamikusan aktív régió is lehet, amely szórt korongnak nevezzük, amelynek pályája a Naptól nagy távolságra (több mint 100 e.) kerül.
Szétszórt lemez
Ez a régió túl messze van a Naptól, ahol kis számú, főleg jégből álló égitest található. Hogyan és honnan jelentek meg egy olyan terület, ahol ilyen „szórt” objektumok találhatók (ezeket is a „transz-neptunusz-objektumok” kategóriába sorolják), de a legtöbb tudós hajlamos azt hinni, hogy egy ilyen mező a Kuiper-öv objektumaiból jelent meg a gravitációs kölcsönhatás következtében külső bolygók, amelyek közül az egyik a nagy Neptunusz volt.
Egy technikai eszközökkel még nem igazolt terület nagyon messze van a Naptól 50 ezer és 100 ezer AU között. (ez körülbelül 1 fényév) és körülbelül 1/4 a távolság a Proxima Centauritól, a Naprendszerünkhöz legközelebbi csillagtól.