Пояс Койпера: где находится, как проходит его исследование, характеристики основных объектов

Описание

Пояс Койпера ‒ это скопление малых планет и астероидов, которое находится за планетой Нептун на расстоянии от 30 а.е. до 55 а.е. от Солнца. У некоторых объектов самая удаленная точка орбиты находится более чем на 2 тыс. а.е. Пояс содержит астероиды, карликовые планеты, мелкие обломки. Это каменные ледяные глыбы, которые двигаются по своим орбитам.

Одна астрономическая единица равна расстоянию от Солнца до Земли или 149 597 870 700 м или 149, млн км.

Пояс Койпера в основном состоит из малых тел. По составу они отличаются от объектов Главного пояса, находящегося между Марсом и Юпитером, т.к. состоят из летучих веществ: метана и воды.

История названия

• B 194З гoду Keннeт Эджвopт oпубликoвaл работу, в которой пиcaл, чтo зa Heптунoм должны быть объекты, но они cлишкoм paccpeдoтoчeны, пoэтoму нe мoгут образовать бoлee кpупнoe тeлo.
• Джерард Петер Койпер (1905-1973), американский астроном, в 1951 году написал работу, где задался вопросом: что же находится за Плутоном, есть ли там какие-то тела.
• Койпер утверждал: «Если бы на границе Солнечной системы были маленькие объекты, гравитация Плутона… давным-давно дестабилизировала бы орбиты этих объектов, а этот регион был бы пуст». Койпер просчитался. Гравитация Плутона оказалась сравнительно мала.

Космические открытия в поясе Койпера

Первое доказательство существования пояса Койпера появилось в 1992 г. Американцы Дэвид Джуитт и Джейн Лу, работающие в обсерватории на Гаваях, с 1987 года вели наблюдение за звездами и их перемещениями. Наконец в 1992 г. они обнаружили планету 1992QB1 или Альбион.

В течение следующих пяти лет Дэвид Джуитт и его помощница обнаружили еще 40 — 50 подобных объектов. К середине 2016 г. число найденных объектов составило 2000.

Как Плутон стал карликовой планетой

Открытие Плутона в 1930 г. надолго затормозило открытие крупных объектов во Вселенной за пределами орбиты Нептуна.

Описание Плутона

Площадь Плутона всего 17 700 000 км2, чуть больше площади России. Диаметр 2376,6 км, что меньше нашей Луны. Атмосфера состоит из газов, испаряющихся со льда на поверхности. В состав атмосферы входят азот, метан и угарный газ.

Температура на поверхности около 50К или -223⁰С. Она растет при удаленности от планеты на 7⁰С на каждый км. В атмосфере температура становится на 40⁰С теплее. Причиной этому считают парниковый эффект, вызванный присутствием метана.

Более детальное изучение планеты и ее спутника стало возможным после отправки туда зонда «Новые горизонты». Альбедо, или отражательная способность, на разных участках планеты варьируется от 10 до 70%.

В недрах карлика содержится от 30 до 50% льда, остальное камень. Ледяная мантия составляет 300 км в толщину. Самый примечательный объект на поверхности ‒ Равнина Спутника, ударный кратер которой составляет 1492 км. Равнина заполнена замерзшими газами.

Спутник Плутона Харон имеет диаметр 1212 км. Харон делает один оборот вокруг Плутона 6,3 земных суток.

Карликовые планеты

В 2005 году астрономы обнаружили объект на 5% больше Плутона. Заговорили об открытии десятой планеты в нашей системе. Последние глобальные изменения в структуре Солнечной системы произошли в 2006 году, когда Международный Космический Союз лишил Плутон статуса планеты. Тогда же ввели термин «карликовая планета».

Самые заметные объекты пояса Койпера

Среди 2 тысяч открытых планетоидов, вращающихся на границе Солнечной системы, есть примечательные карликовые планеты и астероиды. Главными объектами пояса Койпера остаются Плутон и его спутник Харон. А также Эрида, Макемаке, Хаомей и Орк.

Эрида

Эрида открыта в 2005 г американскими астрономами Майклом Брауном и его коллегами: Дэвидом Рабиновичем и Чедвиком Трохилья. Она и стала причиной «понижения статуса» Плутона. Диаметр ее 2326 км. Это 2/3 от диаметра Луны. Позднее выяснилось, что

Плутон все-таки превосходит Эриду по размерам. Однако Эрида на 25% тяжелее своего собрата. Она стала самой тяжелой карликовой планетой Солнечной системы, ведь ее масса 1,67*10 ²² кг.

Сначала объект назвали Зена, а потом Эрида, в честь богини Разрушения.

При максимальном приближении планета находится на расстоянии 38 а. е., а афелий составляет 97 а.е. Полный оборот вокруг Солнца совершает за 561 год.

На 85% она состоит из скальных пород и на 15% изо льда. Температура на поверхности от -223 до -243⁰С.

Солнечный свет доходит до нее в среднем за 13 часов. Поверхность покрыта ровным слоем метанового снега и азотного льда. Есть там этановый и этиленовый лед. Это придает планете серый цвет в отличие от коричневатого Плутона.

Есть мнение, что при максимальном приближении к нашей звезде, на Эриде местами может формироваться атмосфера. В 2258 году она достигнет перигелия, будет ближе к Солнцу и даст возможность изучить себя.

К Эриде пока не направлено ни одного исследовательского аппарата. Дело в том, сейчас планета находится в самой дальней точке, поэтому техника будет добираться до нее приблизительно 25 лет.

Макемаке

Третья по величине карликовая планета Солнечной системы. Открыта 31 марта 2005г. и сначала названа Пасхальным Кроликом. Переименована в честь бога изобилия с острова Пасхи. Период обращения вокруг Солнца ‒ 306 лет. Орбита имеет наклон 29⁰, поэтому была обнаружена не сразу.

Удалена на 7,8 млрд км. Точный размер неизвестен. Приблизительно 1360-1500 км. Макемаке достигнет афелия в 2033 г, в перигелии будет в 2187 г., расстояние до Солнца тогда составит 38 а.е. При этом яркость ее сравняется с Плутоном. Температура поверхности -244⁰С.

Хаумеа

Интересна своей вытянутой формой, напоминающей куриное яйцо. Это самое быстровращающееся тело Солнечной системы, она делает оборот вокруг своей оси всего за 4 земных часа. Названа в честь Гавайской богини плодородия. Проходит полный цикл по своей орбите за 282 года.

У Хаумеа есть 2 спутника: Хииака и Намака. Примечательно, что на Хииаке было найдено большое количество водяного льда.

Орк

Открыт 17февраля 2004 г. Ученые обнаружили его еще на архивных снимках 1951 года. Известен также как «антиПлутон». Орк максимально приближается к Солнцу, когда Плутон максимально удаляется от него. Афелий объекта составляет 48 а.е. а перигелий 30 а.е. Размер в диаметре 946 км, это 40% от размера Плутона.

У Орка наблюдается криовулканизм: на поверхность извергается не лава, а смесь воды, аммиака и метана. Это из-за низких температур, достигающих отметки 229⁰С. Есть спутник Вант, открытый в 2007 г. Диаметр Ванта 280 км. Спутник совершает оборот за 9 дней и находится от Орка в 9и тысячах км. Орк и Вант повернуты друг к другу только одной стороной.

Орк ‒ крупный транснептуновый объект, его относят к типу плутинов. К такому типу относят Плутон, Иксион и Гуйя. Орк пока является кандидатом в карликовые планеты.

Седна

Планетоид, открытый в 2003 г., движется вокруг Солнца по очень вытянутой траектории. Перигелий составляет 76 а.е. Афелий ‒ 942 а.е. Диаметр ее около 1000 км. Седна на сегодня является самым дальним и скорее всего самым холодным объектом из открытых в поясе Койпера. Получила название в честь эскимосской богини.

Седна делает оборот вокруг Солнца за 11 500 лет. На данном этапе она приближается к Солнцу и достигнет перигелия в 2076 г.

Кометы и пояс Койпера

Ученые долго искали источник возникновения комет. Кометы ‒ это небольшие космические тела диаметром несколько километров. Светящийся хвост кометы является испарением газов под действием солнечных лучей. Некоторые кометы только раз пролетают через Солнечную систему.  Другие периодически возвращаются, как комета Галлея.

Сначала предполагалось, что наша система окружена на расстоянии 50 000 а.е. облаком из камней, способных при столкновении менять траекторию. Но расчеты показали, что более мелкие кометы не смогли бы долететь до нас, тем более с периодичностью в 70-100 лет. Значит, камни, пролетающие через нашу систему, должны размещаться ближе.

Существование пояса Койпера показало, что структура Солнечной системы гораздо сложнее, чем казалась еще 15 лет назад. Есть мнение, что со временем, пояс Койпера исчезнет: камни будут сталкивать, разрушаться, лед, метан и азот испарятся. Но для этих процессов потребуются сотни миллионов лет. У нас есть время изучить пояс Койпера.

Ответы на вопросы

Видео-обзор научных фактов