Старт у науці. Що таке пояс койпера Планети пояса койпера

|

– області Сонячної системи: де знаходиться, опис та характеристика з фото, цікаві факти, дослідження, відкриття, об'єкти.

Пояс Койпера- велике скупчення крижаних об'єктів на краю нашої Сонячної системи. - сферична освіта, в якій розташовані комети та інші об'єкти.

Після виявлення Плутона в 1930 році вчені стали припускати, що це не найвіддаленіший об'єкт у системі. Згодом вони відзначали рухи інших об'єктів і 1992 року знайшли нову ділянку. Давайте розглянемо цікаві факти про Пояса Койпера.

Цікаві факти про Пояса Койпера

• Пояс Койпера здатний вміщувати сотні тисяч крижаних об'єктів, розмір яких варіюється між невеликими осколками до 100 км завширшки;
• Більшість короткоперіодичних комет надходить із пояса Койпера. Їхній орбітальний період не перевищує 200 років;
• У головній частині пояса Койпера може ховатися більше трильйона комет;
• Найбільшими об'єктами виступають Плутон, Квавар, Макемаке, Хаумеа, Іксіон та Варуна;
• Перша місія до пояса Койпера вирушила у 2015 році. Це зонд Нові Горизонти, що досліджував Плутон та Харон;
• Дослідники зафіксували структури подібні до пояса навколо інших зірок (HD 138664 і HD 53143);
• Льоди в поясі сформувалися ще в період створення Сонячної системи. З їхньою допомогою можна розібратися в умовах ранньої туманності;

Визначення Пояса Койпера

Почати пояснення треба з того, де знаходиться Пояс Койпера. Його можна знайти за межею орбіти планети Нептун. Нагадує Пояс астероїдів між Марсом і Юпітером, тому що має у своєму розпорядженні залишки від формування Сонячної системи. Але за розмірами в 20-200 разів більший за нього. Якби не вплив Нептуна, то уламки злилися і змогли сформувати планети.

Виявлення та ім'я Пояса Койпера

Вперше про наявність інших об'єктів заявив Фрекрік Леонард, який назвав їх ультра-нептуновими небесними тілами за межею Плутона. Тоді Армін Лейшнер вважав, що Плутон може виступати лише одним із багатьох довгоперіодичних планетних об'єктів, які ще належить відшукати. Нижче представлені найбільші об'єкти Пояса Койпера.

Найбільші об'єкти пояса Койпера

Назва	Екваторіальний діаметр	Велика піввісь, а. е.	Перигелій, а. е.	Афелій, а. е.	Період звернення навколо Сонця (років)	Відкритий
	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
Іксіон	< 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 року Кеннет Еджворт опублікував статтю. Він писав, що матеріал за Нептуном надто розосереджений, тому не може злитися у велике тіло. У 1951 році до обговорення вступає Джерард Койпер. Він пише про диск, що з'явився на початку еволюції Сонячної системи. Ідея з поясом усім сподобалася, бо вона пояснювала, звідки прибувають комети.

В 1980 Хуліо Фернандес визначив, що Пояс Койпера знаходиться на віддаленості в 35-50 а. У 1988 році з'являються комп'ютерні моделі на основі його розрахунків, які показали, що Хмара Оорта не може відповідати за всі комети, тому ідея з поясом Койпера набувала більше сенсу.

У 1987 році Девід Джуіт і Джейн Лу зайнялися активними пошуками об'єктів, використовуючи телескопи в Національній обсерваторії Кіт-Піка та Обсерваторію Серро-Тололо. У 1992 році вони оголосили про відкриття 1992 року QB1, а через 6 місяців - 1993 FW.

Але багато хто не згоден із цією назвою, тому що Джерард Койпер мав на увазі щось інше і всі почесті слід віддати Фернандесу. Через суперечки в наукових колах воліють використовувати термін «транс-нептуніанські об'єкти».

Склад Пояса Койпера

Як виглядає склад Пояса Койпера? На території пояса проживають тисячі об'єктів, а теоретично налічують 100000 з діаметром, що перевищує 100 км. Вважають, що всі вони складаються з льоду – суміш легких вуглеводнів, аміаку та водяного льоду.

На деяких об'єктах знайшли водяну кригу, а в 2005 році Майкл Браун визначив, що на 50000 Кваварі є водяний лід і гідрат аміаку. Обидві ці речовини зникли в процесі розвитку Сонячної системи, а значить на об'єкті є тектонічна активність або відбулося метеоритне падіння.

У поясі зафіксували великі небесні тіла: Квавар, Макемаке, Хаумеа, Орк та Еріду. Вони й спричинили те, що Плутон змістили до категорії карликових планет.

Вивчення Поясу Койпера

У 2006 році НАСА відправили до Плутона зонд Нові Горизонти. Він прибув у 2015 році, вперше продемонструвавши «серце» карлика та колишньої 9-ї планети. Тепер він вирушає у бік пояса, щоб розглянути його об'єкти.

Про пояс Койпера мало інформації, тому він приховує величезну кількість комет. Найбільш відома – комета Галлея з періодичністю 16000-200000 років.

Майбутнє Пояси Койпера

Джерард Койпер вважав, що ТНО не існуватимуть вічно. Пояс охоплює у небі приблизно 45 градусів. Об'єктів багато, і вони постійно стикаються, перетворюючись на пил. Багато хто вважає, що пройдуть сотні мільйонів років і від поясу нічого не залишиться. Сподіватимемося, що місія Нові Горизонти дістанеться раніше!

Тисячоліттями людство спостерігало за прибуттям комет і намагалося зрозуміти, звідки вони беруться. Якщо при зближенні із зіркою крижаний покрив випаровується, то вони повинні розташовуватися на великій віддаленості.

Згодом вчені дійшли висновку, що за межею планетарних орбіт знаходиться масштабна хмара з крижаними та кам'яними тілами. Його назвали хмарою Оорта, але воно все ще існує в теорії, тому що ми не можемо його побачити.

Визначення Хмари Оорта

Хмара Оорта – теоретичне сферичне формування, наповнене крижаними об'єктами. Знаходиться з відривом 100000 а.е. від Сонця, через що охоплює міжзоряний простір. Як і пояс Койпера, це сховище транснептунових об'єктів. Про його існування вперше заговорив Ернест Опік, який вважав, що комети можуть прилітати з області на краю Сонячної системи.

1950-го року Ян Оорт пожвавив концепцію і навіть зумів пояснити принципи поведінки довгострокових комет. Існування хмари не доведено, але її визнали у наукових колах.

Структура та склад хмари Оорта

Вважають, що хмара здатна розташовуватися в 100000-200000 а. від сонця. Склад Хмари Оорта включає дві частини: сферичну зовнішню хмару (20000-50000 а.о.) та дискову внутрішню (2000-20000 а.о.). У зовнішньому проживають трильйони тіл з діаметром 1 км і мільярди 20-кілометрових. Відомостей про загальну масу немає. Але якщо комета Галлея виступає типовим тілом, то підрахунки виводять на цифру 3 х 10 25 кг (5 земель). Нижче наведено малюнок будови Хмари Оорта.

Більшість комет наповнена водою, етаном, аміаком, метаном, ціанідом водню та монооксидом вуглецю. На 1-2% може складатися із астероїдних об'єктів.

Походження хмари Оорта

Є думка, що Хмара Оорта – залишок від початкового протопланетного диска, що сформувався навколо зірки Сонця 4.6 млрд років тому. Об'єкти могли зливатися ближче до Сонця, але через контакт з масштабними газовими гігантами були виштовхнуті на велику віддаленість.

Дослідження від учених НАСА показало, що величезний обсяг хмарних об'єктів є результатом обміну між Сонцем та сусідніми зірками. Комп'ютерні моделі показують, що галактичні та зіркові припливи змінюють кометні орбіти, роблячи їх круглішими. Можливо, саме тому Хмара Оорта набуває форми сфери.

Симуляції також підтверджують, що створення зовнішньої хмари узгоджується з ідеєю того, що Сонце з'явилося в скупченні з 200-400 зірок. Стародавні об'єкти могли вплинути на формування, тому що їх було більше і частіше стикалися.

Комети з Хмари Оорта

Вважають, що ці об'єкти спокійно дрейфують в Хмарі Оорта, доки не вийдуть зі звичного маршруту через гравітаційний поштовх. Так вони стають довгоперіодичними кометами та навідуються до зовнішньої системи.

Пояс Койперає навколозірковий диск, який обертається навколо Сонця на відстані від 30 до 55 од.

Пояс Койпера отримав своє ім'я на честь Жерара Койпера, що передбачив його існування у 1951 році, за 41 рік до перших спостережень цих тіл у 1992 році. Вони належать до групи про транснептунських об'єктів. Виявлені об'єкти мають розміри від 100 до 1000 кілометрів у діаметрі. Вважається, що цей пояс є джерелом короткоперіодних комет.

Перший із цих об'єктів був виявлений у 1992 році командою з Гавайського університету.

Ця кільцева область схожа на пояс астероїдів, але більше, у 20 разів більше та у 20-200 разів більш масивних. Подібно до пояса астероїдів, він в основному складається з невеликих тіл, залишків утворення Сонячної системи і, принаймні, трьох карликових планет, Плутона, Макемаке та Хауме. З іншого боку, в той час як пояс астероїдів в основному складається з скелястих і металевих тіл, об'єкти пояса Койпера складаються в основному із заморожених летких сполук, таких як метан, аміак або вода.

Пояс Койпера не слід плутати з хмарою Оорта, зоною все ще теоретичною. Об'єкти пояса Койпера, а також розсіяні об'єкти та будь-які потенційні члени хмари Оорта називаються спільно транснептунськими об'єктами.

Об'єкти пояса Койпера

Спостерігалося понад 800 об'єктів пояса Койпера. Довгий час астрономи вважали Плутон та Харон головними об'єктами цієї групи.

Проте, 4 червня 2002 року було виявлено Квавар, об'єкт незвичайного розміру. Це тіло виявилося вдвічі меншим за Плутон. Будучи також більше, ніж Місяць Харон. З того часу було виявлено інші другорядні об'єкти пояса Койпера.

Але 13 листопада 2003 року було оголошено про відкриття великого тіла, яке набагато далі ніж Плутон, вони назвали його Сідною. Об'єкт Седна скинув із позиції другого за величиною транснептунського об'єкта. Його приналежність до пояса Койпера ставить під сумнів деякі астрономи, які вважають його занадто далеким від пояса Койпера, можливо, представника нижньої межі хмари Оорта.

Здивування сталося 29 липня 2005 року, коли було оголошено про відкриття трьох нових об'єктів: Еріс, Макемаке та Хаумеа. Спочатку вважалося, що Еріс була старшою за самого Плутона, тому він отримав назву, як десята планета, і в той час вважався легендарною Планетою X. Однак зонд NASA New Horizons у 2015 році виявив діаметр Плутона. Він становить 2370 кілометрів, тобто приблизно на 80 кілометрів більше, ніж попередні оцінки, і тому ми тепер впевнено знаємо, що Еріс (2326 ± 12 км) трохи менше Плутона. Строго кажучи, Еріс не належить до пояса Койпера. Він є частиною хмари Оорта, тому що його середня відстань до Сонця становить 67 мкА.

Класифікація

Точна класифікація всіх цих об'єктів неясна, оскільки в спостереженнях міститься дуже мало інформації про їх склад або поверхні. Навіть оцінки їх розміру є сумнівними, оскільки в багатьох випадках вони засновані тільки на непрямих даних у порівнянні з іншими подібними об'єктами, такими як .

З моменту відкриття першого об'єкта в 1992 році в поясі Койпера було виявлено понад тисячу інших об'єктів, і в ньому було б понад 70 000 тіл діаметром понад 100 км.

Великі об'єкти пояса Койпера

У 2007 році Плутон був найбільшим відомим об'єктом пояса Койпера діаметром 2300 км. З 2000 року було виявлено кілька об'єктів у поясі Койпера діаметром від 500 до 1200 км. Квавар, класичний об'єкт, відкритий у 2002 році, має діаметр понад 1200 км. Макемаке та Хауме, відкриття яких було оголошено одночасно 29 липня 2005 року, ще більше. Інші об'єкти, такі як Іксіон (виявлений у 2001 році) та Варуна (виявлений у 2000 році), мають діаметр близько 500 км.

У 2015 році лише п'ять об'єктів сонячної системи, Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке та Еріс офіційно вважаються карликовими планетами, а останні чотири — плутоїдами. Однак багато інших об'єктів у поясі Койпера досить великі, щоб бути сферичними і в майбутньому можуть бути класифіковані як карликові планети.

Незважаючи на свою велику протяжність, загальна маса пояса Койпера досить мала, що приблизно на десяту від загальної площі Землі. Більшість об'єктів тьмяно освітлені, що узгоджується з акреційними моделями, оскільки лише деякі з об'єктів з певним розміром могли рости більше. У загальному випадку число об'єктів певного розміру N обернено пропорційно деякій потужності q діаметра D: N ~ D-q. Це співвідношення пропорційності підтверджується спостереженнями, а значення q оцінюється 4 ± 0,555. У поточному стані знань (2008) відома лише величина об'єктів; їх розмір визначається виходячи з їхнього постійного альбедо.

Два з трьох найбільших об'єктів у поясі Койпера мають супутники: Плутон має п'ять, а Хаум — два. Крім того, Еріс, розсіяний об'єкт, що сформувався у поясі Койпера, має один. Частка об'єктів пояса Койпера із супутниками вища для великих об'єктів, ніж для дрібніших, вказує на інший механізм формування. З іншого боку, 1% (чи високий відсоток) об'єктів було б двійковими системами, тобто двома об'єктами щодо близької маси на орбіті навколо одне одного. Плутон і Харон - найвідоміші приклади.

Загальна маса об'єктів у поясі Койпера оцінювалася телескопом за їх кількістю та величиною, оцінюючи середнє альбедо при 0,04 та середню щільність при 1 г/см3. Це дає масу, що дорівнює 1% маси землі.

Пояс Койпера- область Сонячної системи, що лежить за орбітою Нептуна. Простягається на відстанях 30 - 55 а. від сонця. Перші об'єкти в поясі Койперабули відкриті 1992 року, якщо не брати до уваги відкриття Плутона 1930-го.

Пояс КойпераЯк і Головний (Внутрішній) пояс астероїдів між орбітами Марса і Юпітера, складається з малих тіл, що залишилися від ранніх етапів формування Сонячної системи. Але, за сучасними уявленнями, астероїди поясу Койпера складаються в основному не зі скельних порід, як астероїди Головного поясу, а із замерзлих шматків води та газів на кшталт аміаку та метану.
Пояс Койпера не тільки більший за Внутрішній пояс за своїми розмірами, але важчий від 20 до 200 разів. Вже відкрито понад тисячу об'єктів, але припускають існування ще кількох десятків тисяч невідкритих об'єктів діаметром понад 100 км.

Плутон, нещодавно розжалований із планет до розряду карликових планет, теж належить до пояса Койпера. Крім Плутона, тут також розташовуються інші карликові планети - Макемаке і Хуамеа. Еріда начебто теж "тут", але її орбіта йде далеко за межі пояса і належить одночасно до Розсіяного Диску. Розсейнний диск може розглядатися як частина пояса Койпера, але найчастіше його розуміють як перехідну зону - від пояса Койпера до Хмари Орта.

На сьогоднішній день у поясі Койпера відкрито понад тисячу великих астероїдів. Очікувана кількість невідкритих дрібних об'єктів розміром близько ста кілометрів - кілька десятків тисяч. Загальна маса пояса Койпера в десятки разів більша за масу внутрішнього кільця астероїдів.

У свій час вважалося, що пояс Койперає постачальником комет із періодом звернення до 200 років. що періодично залітають у внутрішні області Сонячної системи. Але, за останніми даними, більше схоже, що об'єкти пояса мають порівняно стійкі орбіти, а комети цього типу прилітають до нас із набагато більш далекого Розсіяного Диска.
Також є припущення, що деякі малі тіла Сонячної системи спочатку виникли в поясі Койпера і лише потім опинилися у внутрішніх областях Сонячної системи. Такі, наприклад, супутник Нептуна Тритон і супутник Сатурна Феба.

Об'єкти пояса Койпера іноді поділяють на три види: 1. Кьюбівано – це класичні мешканці поясу Койпера. Вони оміють майже кругові орбіти та його рух пов'язані з рухом інших планет. Названо так на ім'я першого відкритого об'єкта - 1992 QB1. Сюди входять також Макемак, Квавар і Варуна. 2. Плутіно – названі на честь карликової планети Плутон. Орбіти Плутіно знаходяться в орбітальному резонансі з рухом Нептуна у вигляді цілих чисел: 1:2, 2:3, 2:5, 3:4, 3:5, 4:5 і таке інше. Сюди входять такі тіла як Орк, Іксіон та Хуйа. 3. Розсіяні об'єкти, що належать або частково належать до розсіяного диска. Найвідоміші представники: Еріда та Седна.

Найбільші об'єкти пояса Койпера

№	Назва	Екваторіальний діаметр (км)	Велика піввісь, а. е.	Перігелій, а. е.	Афелій, а. е.	Період звернення навколо Сонця (років)	Рік відкриття
136199	Еріда	2330 ±10	67,84	38,16	97,52	559	2005
134340	Плутон	2390	39,45	29,57	49,32	248	1930
136472	Макемак	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	Іксіон		39,70	30,04	49,36	250	2001
55637	2002 UX25	681 +116/−114	42,6	36,7	48,6	278	2002

Значення екваторіальних діаметрів дано зі значеннями можливих відхилень в обидві сторони.  або розкажіть друзям:

На даний момент найдальшою планетою в Сонячній системі визнано Нептуна. Що стосується Плутона, то з 2006 року Міжнародним астрономічним союзом він був розжалований із визначення бути "планетою" і став частиною поясу Койпера, отримавши визначення "карликова планета". Далекі небесні об'єкти, у яких середня відстань до Сонця більша, ніж у Нептуна, при цьому вони звертаються навколо Сонця, отримали назву "транснептунові об'єкти". Тому до найбільших транснептунових об'єктів, що розташовані в поясі Койпера, належать Плутон, його великий супутник Харон, масивна карликова планета Еріда і ще близько 1400 транснептунових об'єктів.

За орбітою найдальшою планетою від Сонця Нептуна починається пояс Койпера, який є залишковий матеріал після побудови Сонячної Системи у вигляді різних об'єктів схожих на астероїди, що тільки складаються в основному з льоду, метану, аміаку і води.

Після відкриття пояса Койпера у 1992 році кількість позначених об'єктів перевищила 1000, серед яких відомі карликові планети Плутон, Хаумеа та Макемаке.

На початку відкриття вважали, що саме пояс Койпера є будівельним матеріалом для комет, невеликий орбітальний період яких не перевищував 200 років, проте пізніше з'ясувалося, що джерелом може бути динамічно активна область, яку назвали розсіяний диск, орбіти об'єктів якої йдуть на велику відстань від Сонця (понад 100 а.о.)

Розсіяний диск

Цей регіон занадто далеко знаходиться від Сонця, де розташовується невелика кількість небесних тіл, що складаються з льоду. Як і з чого з'явилася область з такими "розсіяними" об'єктами, (вони ж класифікуються, як "транснептунові об'єкти"), але більшість учених схиляються до думки, що таке поле з'явилося з об'єктів Пояса Койпера за рахунок гравітаційної взаємодії із зовнішніми планетами, однією з яких був великою планетою Нептун.

Ще підтверджена технічними засобами область дуже далека від Сонця від 50 тис. до 100 тис. а.о. (це приблизно 1 світловий рік) і близько 1/4 відстань до Проксіми Центавра, найближчої зірки до нашої Сонячної системи.