Пояс Койпера и Облако Оорта

У нашей Солнечной системы интересная конфигурация. В её составе небесное светило, восемь планет с их естественными спутниками. Так же, карликовые небесные тела, кометы, астероиды. И наконец холодный пояс Койпера и находящееся за ним облако Оорта.

Определение пояса Койпера

Пояс Койпера – это место скопления больших ледяных объектов на границе нашей Солнечной системы. В нем множество остатков от процесса формирования Солнечной системы. Кстати этим он и похож на пояс между Марсом и Юпитером. Кроме этих объектов в состав пояса входит и Плутон, который долгое время считался планетой.

пояс Койпера
пояс Койпера

Обнаружение и имя пояса Койпера

Впервые в 1930 году астроном Фредерик Леонард предположил существование транснептуновых объектов. Он считал, что за Нептуном скрывается не только Плутон.

В 1943 году исследователь Кеннет Эджворт выдвинул предположение о наличии за орбитой восьмой планеты туманности. Она в силу своей рассеянности не смогла превратиться в планеты.

В 1951 году Джерард Койпер полагал, что если и был пояс за Нептуном, то по сей день он не сохранился. Причиной этому явилось неверное суждение о том, что Земля и Плутон примерно одинаковы по размерам.

Следующие десятилетия теория трансформировалась. В 1962 году астрофизик Алистер Камерон выдвинул теорию существования гигантской массы мельчайшего вещества по краю нашей Солнечной системы. 1964 год ознаменовался теорией о «грязном снежке» Фреда Уиппла. Она гласит о составе комет, который представляется смесью космической пыли и льда. Однако в ходе наблюдений эта теория была исключена.

Новые подтверждения наличия пояса Койпера были результатом после исследования комет. В 1988 году канадские ученые на основе исследовательской статьи Хулио Фернандеса и произведенных расчетов по возвращению хвостатых звезд подтвердили существование «кометного пояса». Уже тогда было понятно, что в нем находится множество мелких объектов, формируются звезды с хвостом. Пояс Койпера получил такое имя, так как это название было обозначено в самом первом предложении статьи Х. Фернандеса. Неопровержимые доказательства в подтверждение слов канадцев привели Девид Джуит и Джейн Лу. В августе 1992 года на снимках из космоса они лицезрели первый объект из массы тел Койпера, спустя еще полгода – второй. По сей день открываются все новые и новые объекты.

Крупнейшие объекты пояса Койпера

В холодном пространстве за пределами орбиты вращения Нептуна были обнаружены карликовые планеты. Эрида, Плутон, Хуамея, Макемаке, Церера — это самые большие из представителей. Все они очень велики. Крупнейший известный объект пояса Койпера —  Эрида, обнаруженная в 2003 году. За 599 лет она делает одно вращение вокруг солнца. Самый знаменитый для нас объект пояса Койпера – Плутон. Большую часть времени он был для Землян не просто крупным объектом на периферии Солнечной системы, а считался полноценной планетой. Объекты пояса Койпера часто образуют кометы. Пояс Койпера активно изучается в настоящее время. Его края касались уже «Voyager-1» и «Voyager-2», однако миссия этих космических аппаратов была иной, поэтому большой информации о льдах за краем видимых планет они не принесли.

Состав пояса Койпера

На этом расстоянии солнечное тепло намного слабее, чем на Земле, а это значит, что температура на этих объектах чрезвычайно холодная. Мы можем определить их состав дистанционно с помощью телескопов и спектрального анализа, изучая отраженный свет. Результаты изучения показали, что большинство объектов в поясе Койпера состоят из твердого метана, аммиака и льда. Хотя эти объекты не были видны напрямую, компьютерные модели показали, что более крупные объекты могут иметь легкую метановую атмосферу. По составу пояс Койпера делится на:

  • Классические объекты.  От остальных объектов их отличает наклонность орбиты и четкая круглая форма. Эти объекты – «кьюбивано», существующие независимо от движения планет. Четырнадцать лет назад «кьюбивано» можно было насчитать порядка 524 штук.
  • Резонансные объекты. Это тела, образующие орбитальный резонанс непосредственно с Нептуном. Таких в общей массе примерно 10-20%
  • Рассеянные объекты. У них большой орбитальный эксцентриситет, позволяющий удаляться от небесного светила на расстояние нескольких астрономических единиц. Некоторые представители науки рассматривают эти тела как отдельно существующую субстанцию и причисляют их к транснептуновым объектам.

Астероид 2004 yh32 — кентавр и дамоклоид, вращающийся вокруг дневного светила с очень высоким наклоном почти 80 градусов, также принадлежит поясу Койпера. Пояс астероидов имеет много общего с поясом Койпера, но масштаб последнего в разы больше.

Изучение пояса Койпера

Пояс Койпера имеет значение для изучения и планетной системы как минимум на двух уровнях. Во-первых, вполне вероятно, что предметы внутри него находятся в виде чрезвычайно примитивных остатков ранних аккреционных фаз Солнечной системы. Внутренние, плотные части предпланетного диска сконденсировались в главные планеты, вероятно, в течение нескольких миллионов или десятков миллионов лет. Внешние части были менее плотными, и аккреция прогрессировала медленно. Очевидно, образовалось очень много мелких объектов. Во-вторых, широко распространено мнение, что он является местом зарождения короткопериодических комет. Он действует как резервуар для этих тел так же, как Облако Оорта работает в качестве сосуда для комет долгого периода. По изучению пояса можно написать не одну сотню рефератов.

Будущее пояса Койпера

Когда он изначально размышлял о существовании ледяного канта за пределами Нептуна, Койпер указал, что такого пояса, вероятно, больше не существует. Доля истины в этом есть — транснептуновые объекты не будут существовать вечно. Если устроить красочную презентацию пояса, то это будет выглядеть как большая полоса материала, которую Нептун только что взбил. И в наши дни, вместо того, чтобы делать все большее и большее тело, они просто сталкиваются и медленно превращаются в пыль. Если мы вернемся через сто миллионов лет, то от этого холодного обода не останется и следа. Учитывая потенциал открытий и то, что тщательное изучение может рассказать нам о ранней истории нашей Солнечной системы, многие ученые и астрономы с нетерпением ждут того дня, когда мы сможем более подробно изучить и это чудо вселенной.

Интересные факты о поясе Койпера

Пояс Койпера (или так называемый пояс Эджворда-Койпера) расположен за орбитой движения Нептуна примерно в 30-50 астрономических единицах. Внешне он имеет сходство с расширяющимся пончиком.  Интересные научные факты:

  • Он появился во время формирования Солнечной системы. Льды помогают разобраться в условиях самой ранней туманности;
  • Может уместить в себе миллионы объектов размером от небольшого осколка до 100 километров в ширину;
  • Подобные образования зафиксированы учеными вокруг других звезд (HD 138664 и HD 53143);
  • Близкое знакомство с ним началось с запуска зонда «Новые горизонты» в 2015 году. Ожидается, что 1 января 2019 года зонд приблизится к поясу на минимальное расстояние;
  • Это источник поступления короткопериодических комет. Орбитальный период этих хвостатых звезд не более двухсот лет;
  • Масса центральной его части может таить в себе триллионы комет;
  • Область этого пространства космоса не в состоянии поддерживать жизнь.

Определение облака Оорта

Облако Оорта это шарообразная масса комет, которая образует внешний край солнечной системы, окружая пояс Койпера и планеты. Названа так в честь исследователя Яна Оорта. Более 100 миллиардов комет в этом регионе вращаются вокруг раскаленной звезды на расстоянии от одного до двух световых лет. Кометам из этой области, которые входят во внутреннюю солнечную систему, требуется более 200 лет, чтобы совершить одну полную орбиту. Можно дать следующее краткое описание облаку – это рой комет. Это такое место, где их концентрация предельно велика.

Структура и состав облака Оорта

Исходя из размеров облака Оорта, можно дать ему одну из следующих характеристик: это сферический Рой, состоящий в основном из различных льдов (в частности, воды, метана и аммиачного льда); это сферическое облако, являющееся пределом Солнечной системы. Он состоит из двух частей: сферическая оборочка, внутри которой находится диск. Облако Оорта нельзя назвать типичным для всех галактик, но и отрицать подобные объекты на другом краю вселенной нельзя.

облако Оорта
облако Оорта

Происхождение облака Оорта

Нидерландский ученый Оорт с развитием радиоастрономии принялся за тщательное исследование межзвездных областей. Он развил теорию о существовании пространства, в котором идет формирование долгопериодичных комет. В научных кругах предполагают, что это космическое создание — остаток от изначального вращающегося околозвездного диска плотного газа, образовавшегося вокруг молодой звезды. В данном случае эта звезда – Солнце. А возможная давность происхождения облака примерно 4.6 млрд. лет назад. Особенность облака в том, что, по сути, оно является продолжением пояса Койпера, но никогда не наблюдалось.

Кометы из облака Оорта

Долгопериодические кометы – основа облака. Они, как правило, имеют орбиты. Которые ориентированы случайным образом, и не обязательно где-нибудь вблизи эклиптики. Считается, что они происходят из облака Оорта. Объекты в облаке Оорта, вероятно, сформировались ближе к небесному светилу. Вокруг современных орбит Урана и Нептуна. И затем были вытеснены в их нынешнее положение гравитационным взаимодействием с планетами. Астрономы предполагают, что в облаке Оорта насчитывается содержимого общей массой около 100 масс Земли. Здесь обитатели не подвержены влиянию планет. Кометы Юпитера и Галлея, несмотря на короткое время оборота, прилетают из облака Оорта.

Изучение Облака Оорта

Человек еще не смог изобрести аппарат, который бы в миг доставил нас на расстояние в несколько световых лет. Учитывая отдаленность — скорость должна превышать скорость света в несколько раз. Пока ученым представлена возможность изучения с помощью телескопов. Даже запущенный в 1977 году «Voyager-1» — сомнительная надежда воотчую увидеть облако, так как границ его он достигнет не скоро.

Ссылка на основную публикацию