KAJ JE KUIPERJEV PAS?

Send

Dr. Prosili smo ga, naj nam pomaga razložiti to nenavadno območje našega osončja.

Kmalu Tombaugh je 18. februarja 1930 kmalu odkril Plutona astronomi, ki so začeli teoretizirati, da Pluton ni sam v zunanjem Osončju. Sčasoma so začeli podrejati obstoj drugih objektov v regiji, ki jih bodo odkrili do leta 1992. Skratka, obstoj Kuiperjevega pasu - velikega drobirskega polja na robu Osončja - je bil teoretiziran, preden je bil kdaj koli odkrite.

Opredelitev:

Kuiperjev pas (znan tudi kot Edgeworth-Kuiperjev pas) je območje Osončja, ki obstaja onkraj osmih glavnih planetov, ki sega od orbite Neptuna (pri 30 AU) do približno 50 AU od Sonca. Podoben je asteroidnemu pasu, saj vsebuje veliko majhnih teles, vse ostanke formacije Osončja.

Toda za razliko od pasu asteroidov je veliko večji - 20-krat širok in 20 do 200-krat masiven. Kot pojasnjuje Mike Brown:

Kuiperjev pas je zbirka teles zunaj organe Neptuna, ki se, če se ne bi zgodilo nič drugega, če se Neptun ne bi izoblikoval ali bi se stvari malo bolje izboljšale, bi morda lahko sami sestavili in oblikovali naslednji planet onstran Neptuna. Toda namesto tega je v zgodovini osončja, ko se je Neptun oblikoval, ti predmeti ne bili sposobni zbrati, tako da je ta material samo zunaj Neptuna.

Odkritje in poimenovanje:

Kmalu po tem, ko je Tombaugh odkril Pluton, so astronomi začeli razmišljati o obstoju transneptunske populacije predmetov v zunanjem Osončju. Prvi je to predlagal Freckrick C. Leonard, ki je začel predlagati obstoj "ultra-Neptunovih teles" onstran Plutona, ki jih preprosto še niso odkrili.

Istega leta je astronom Armin O. Leuschner predlagal, da je Pluton "morda eden izmed mnogih dolgoročnih planetarnih predmetov, ki jih je treba še odkriti." Leta 1943 v Časopis Britanskega astronomskega združenja, Kenneth Edgeworth je dodatno razložil to temo. Po Edgeworthu je bil material znotraj prvotne sončne meglice zunaj Neptuna preveč razporejen, da bi se kondenziral v planete, in tako kondenziran v nešteto manjših teles.

Leta 1951 v članku za revijo Astrofizika, da je nizozemski astronom Gerard Kuiper razmišljal o podobnem disku, ki se je oblikoval že zgodaj v razvoju Sončnega sistema. Občasno bi eden od teh predmetov zašel v notranji Osončje in postal komet. Ideja o tem "Kuiperjevem pasu" je bila astronomom smiselna. Ne samo, da je pomagalo razložiti, zakaj v Osončju ni več velikih planetov, tudi priročno je zavil skrivnost, od kod prihajajo kometi.

Leta 1980 je v mesečnih obvestilih Kraljevega astronomskega društva urugvajski astronom Julio Fernández špekuliral, da bo za upoštevanje opazovanega števila kometov potreben pas kometa, ki je stal med 35 in 50 AU.

Po letu Fernándezovega dela je kanadska ekipa astronomov (ekipe Martin Duncan, Tom Quinn in Scott Tremaine) leta 1988 izvedla številne računalniške simulacije in ugotovila, da oblak Oort ne more upoštevati vseh kratkotrajnih kometov. S „pasom“, kot ga je opisal Fernández, je formulacijam dodala, da so simulacije ustrezale opazovanjem.

Leta 1987 sta astronom David Davidititt (takrat na MIT-u) in takratna podiplomska študentka Jane Luu začela uporabljati teleskope na Nacionalnem observatoriju Kitt Peak v Arizoni in Medameriškem observatoriju Cerro Tololo v Čilu za iskanje zunanjega Osončja. Leta 1988 se je Jewitt preselil na Inštitut za astronomijo na Havajske univerze, Luu pa se mu je pozneje pridružil, da bi delal na univerzi Mauna Kea.

Po petih letih iskanja, 30. avgusta 1992, sta Jewitt in Luu objavila "Odkritje kandidatnega predmeta Kuiperjev pas" (15760) 1992 QB1. Šest mesecev pozneje so v regiji odkrili drugi objekt, (181708) 1993 FW. Veliko, veliko več bi sledilo ...

Tremaine in njegovi sodelavci so v svojem prispevku iz leta 1988 hipotetično območje onkraj Neptuna označili kot "Kuiperjev pas", očitno zato, ker je Fernández v uvodnem stavku svojega prispevka uporabil besedi "Kuiper" in "kometni pas". Čeprav je to še vedno uradno ime, astronomi včasih uporabljajo alternativno ime pas Edgeworth-Kuiper, da Edgeworthu pripišejo njegovo zgodnejše teoretično delo.

Vendar so nekateri astronomi šli tako daleč, da trdijo, da nobeno od teh imen ni pravilno. Na primer, Brian G. Marsden - britanski astronom in dolgoletni direktor Centra za manjše planete (MPC) pri Centru za astrofiziko Harvard-Smithsonian - je trdil, da "Niti Edgeworth niti Kuiper nista pisala o ničemer na daljavo, kot je to, kar zdaj vidimo, vendar je Fred Whipple (ameriški astronom, ki je izšel s hipotezo o kometu z umazano snežno kepo) ".

Poleg tega je David Jewitt komentiral, da "če že kaj ... Fernández si skorajda zasluži zaslug za napoved Kuiperjevega pasu." Zaradi polemike, povezane z njenim imenom, več predmetov v pasu priporoča izraz transneptunski objekt (TNO) za predmete v pasu. Vendar pa drugi menijo, da to ni zadostno, saj lahko to pomeni kateri koli objekt izven orbite Neptuna in ne le objekte v Kuiperjevem pasu.

Sestava:

V Kuiperjevem pasu je bilo odkritih več kot tisoč predmetov, in teoretično je, da obstaja kar 100.000 predmetov s premerom več kot 100 km. Glede na njihovo majhnost in skrajno oddaljenost od Zemlje je kemijsko sestavo KBO zelo težko določiti.

Vendar pa spektrografske študije, ki so bile izvedene za regijo od njenega odkritja, na splošno kažejo, da so njeni člani sestavljeni predvsem iz lesa: mešanice lahkih ogljikovodikov (na primer metana), amoniaka in vodnega ledu - sestavka, ki ga delijo s kometi. Začetne študije so tudi potrdile široko paleto barv med KBO, od nevtralno sive do temno rdeče.

To kaže, da so njihove površine sestavljene iz širokega spektra spojin, od umazanih ledu do ogljikovodikov. Leta 1996, Robert H. Brown in sod. pridobil spektroskopske podatke na KBO 1993 SC, ki razkrivajo, da je njegova površinska sestava izrazito podobna sestavi Plutona in Neptunove Lune Triton, ki ima velike količine metanskega ledu.

Vodni led je bil odkrit v več KBO, vključno s 1996 TO₆₆, 38628 Huya in 20000 Varuna. Leta 2004 sta Mike Brown in sod. je določil obstoj kristalnega vodnega ledu in amoniakovega hidrata na enem največjih znanih KBO, 50000 Quaoar. Obe snovi bi bili uničeni v starosti osončja, kar kaže na to, da se je Quaoar pred kratkim ponovno pojavil, bodisi zaradi notranje tektonske dejavnosti bodisi zaradi meteoritnih vplivov.

Številni drugi objekti, ki jih je vredno omeniti, so Plutovo podjetje v pasu Kuiper. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus in Eris so vsa velika ledena telesa v pasu. Več jih ima celo lune. Vsi ti so izjemno oddaljeni, pa vendar zelo dosegljivi.

Raziskovanje:

NASA je 19. januarja 2006 začela s trženjem Nova obzorja vesoljska sonda zaradi proučevanja Plutona, njegovih lun in enega ali dveh drugih predmetov Kuiperjevega pasu. Od 15. januarja 2015 se je vesoljsko plovilo začelo približavati pritlikavemu planetu, letalo pa naj bi izvedlo do 14. julija 2015. Ko bo doseglo območje, astronomi pričakujejo tudi več zanimivih fotografij Kuiperjevega pasu.

Še bolj razburljivo je dejstvo, da raziskave drugih sončnih sistemov kažejo, da naš Osončje ni edinstven. Od leta 2006 obstajajo drugi "Kuiperjevi pasovi" (tj. Ledeni pasovi), odkritih okoli devet drugih zvezdnih sistemov. Zdi se, da spadajo v dve kategoriji: široki pasovi z polmeri nad 50 AU in ozki pasovi (kot naš lasten Kuiperjev pas) z polmeri med 20 in 30 AU in relativno ostrimi mejami.

Glede na infrardeče raziskave naj bi po ocenah 15-20% zvezd sončnega tipa imelo ogromne strukture, podobne Kuiper-Beltu. Zdi se, da je večina teh precej mladih, vendar sta dva sistema zvezd - HD 139664 in HD 53143, ki ju je opazoval vesoljski teleskop Hubble leta 2006 - ocenjena na 300 milijonov let.

Kuiperjev pas je velik in neraziskan izvor številnih kometov, verjame pa se, da je izvor točke za vse periodične ali kratkotrajne komete (tj. Tiste z orbito, ki traja 200 let ali manj). Najbolj znan izmed njih je Halleyev komet, ki je deloval zadnjih 16.000–200.000 let.

Prihodnost Kuiperjevega pasu:

Ko je sprva razmišljal o obstoju pasov predmetov onkraj Neptuna, je Kuiper nakazal, da tak pas verjetno ne obstaja več. Seveda so poznejša odkritja dokazala, da je to narobe. Toda ena stvar, glede katere je bil Kuiper zagotovo pravi, je bila ideja, da ti transneptunski objekti ne bodo trajali večno. Kot pojasnjuje Mike Brown:

Pravimo mu pas, vendar je zelo širok pas. Na nebu je približno 45 stopinj - ta velik del materiala, ki ga je Neptun vrgel in zrezal. In danes, namesto da bi naredili večje in večje telo, se samo trčijo in počasi meljejo v prah. Če se vrnemo čez sto milijonov let, ne bo ostalo Kuiperjevega pasu.

Glede na potencial za odkritje in na kakšen natančen pregled bi nas lahko naučili zgodnje zgodovine osončja, se mnogi znanstveniki in astronomi veselijo dneva, ko bomo lahko podrobneje preučili Kuiperjev pas. Tukaj upamo, da Nova obzorja misija je šele začetek prihodnjih desetletij raziskovanja te skrivnostne regije!

V reviji Space Magazine imamo veliko zanimivih člankov o temi o zunanjem osončju in predpreptunionskih objektih (TNO).

Prepričajte se o tem članku o planetu Eris, najnovejšem pritlikavem planetu in največjem TNO, ki ga je treba odkriti.

In astronomi pričakujejo, da bodo v našem Osončju odkrili še dva velika planeta.

Space Magazine ima tudi celovečerni intervju z Mikeom Brownom iz podjetja Caltech.