Что такое облако оорта. Что скрывает облако Оорта? Что происходит с небесными телами внутри облака Оорта
Пояс Койпера - это дискообразная область ледяных объектов за орбитой Нептуна – в миллиардах километрах от нашего Солнца. Плутон и Эрида являются самыми известными из этих ледяных миров. Там могут быть еще сотни ледяных карликов. Пояс Койпера и еще более далекое Облако Оорта, как полагают, являются домом для комет, вращающихся вокруг Солнца.
10 фактов, которые необходимо знать о Поясе Койпера и Облаке Оорта
1. Пояс Койпера и Облако Оорта – это области пространства. Известные ледяные миры и кометы в обеих областях значительно меньше, чем Луна Земли.
2. Пояс Койпера и Облако Оорта окружают наше Cолнце. Пояс Койпера представляет собой кольцо в форме пончика, расширяясь как раз за орбитой Нептуна на расстоянии приблизительно от 30 до 55 а.е. Облако Оорта представляет собой сферическую оболочку, занимающую пространство на расстоянии от пяти тысяч до 100 тысяч а.е.
3. Долгопериодические кометы (у которых период обращения более 200 лет) происходят из Облака Оорта. Короткопериодические кометы (период обращения меньше 200 лет) берут начало в поясе Койпера.
4. В пределах пояса Койпера могут быть сотни тысяч ледяных тел размером более 100 км (62 миль) и около триллиона или больше комет. Облако Оорта может содержать более триллиона ледяных тел.
5. Некоторые карликовые планеты в пределах пояса Койпера имеют тонкие атмосферы, которые разрушаются, когда их орбиты несут их на самое дальнее расстояние от Солнца.
6. Несколько карликовых планет в поясе Койпера имеют крошечные луны.
7. Не существует известных колец вокруг миров в любом участке пространства.
8. Первой миссией в поясе Койпера является миссия "Новые Горизонты". Она достигнет Плутона в 2015 году.
9. Насколько известно, область пространства не способна поддерживать жизнь.
10 Пояс Койпера и облако Оорта названы по именам астрономов, которые предсказали их существование в 1950-х: Джерард Койпер и Ян Оорт.
Облако Оорта
В 1950 году голландский астроном Ян Оорт предположил, что некоторые кометы приходят из огромной, очень далекой сферической оболочки ледяных тел, окружающих Солнечную систему. Эта гигантская туча объектов теперь называется Облако Оорта, занимающее пространство на расстоянии от 5000 до 100 000 астрономических единиц. (Одна астрономическая единица, или а.е., равна среднему расстоянию Земли от Солнца: около 150 млн. км или 93 миллиона миль.)
Внешнее пространство Облака Оорта, как полагают, находится в области пространства, где гравитационное влияние Солнца слабее, чем влияние ближайших звезд.
Иллюстрированное изображение Облака Оорта
Облако Оорта, вероятно, содержит от 0,1 до 2 трлн ледяных тел в солнечной орбите. Иногда гигантские молекулярные облака, звезды, проходящие неподалеку, или приливные взаимодействия с диском Млечного Пути нарушают орбиты некоторых из этих тел во внешней области Облака Оорта, в результате чего объекты падают внутрь Солнечной системы, это так называемые долгопериодические комета. Эти кометы имеют очень большие, эксцентричные орбиты, и им необходимо тысячи лет, чтобы облететь Солнце. В истории человечества они наблюдались во внутренней Солнечной системе только один раз.
Пояс Койпера
В отличие от долгопериодических, короткопериодическим кометам нужно менее 200 лет, чтобы облететь вокруг Солнца, и они путешествуют примерно в той же плоскости, в которой находятся орбиты большинства планет. Как предполагается, они происходят из дискообразной области за Нептуном, называемой пояс Койпера, названный в честь астронома Джерарда Койпера. (Его иногда называют пояс Эджворта-Койпера, признавая независимое и предыдущее обсуждение Кеннета Эджворта.) Объекты в облаке Оорта и в поясе Койпера, предположительно, являются остатками от формирования Солнечной системы около 4,6 миллиарда лет назад.
Иллюстрированное изображение Пояса Койпера
Пояс Койпера простирается приблизительно от 30 до 55 а.е. и, вероятно, заполнен сотнями тысяч ледяных тел размером более 100 км (62 миль) в диаметре и приблизительно триллион или более комет.
Объекты Пояса Койпера
В 1992 году астрономы обнаружили тусклое пятнышко света от объекта, находящегося около 42 а.е. от Солнца – это был первый раз, когда объект пояса Койпера (или ОПК для краткости) был замечен. Более 1300 ОПК были определены с 1992 года. (Иногда их называют объекты Эджворта-Койпера, также их называют транснептуновыми объектами или ТНО для краткости.)
Крупнейшие транснептуновые объекты
Так как ОПК настолько далеки, их размеры трудно измерить. Рассчитанный диаметр ОПК зависит от предположения, какой является отражающая поверхность объекта. С помощью инфракрасных наблюдений космического телескопа Спитцер размеры большинства крупнейших ОПК были определены.
Одним из самых необычных ОПК является карликовая планета Хаумеа, которая является частью ударного семейства, вращающегося на орбите вокруг солнце. Этот объект, Хаумеа, по-видимому, столкнулся с другим объектом, который был примерно половину от его размера. Удар вызвал взрыв больших ледяных кусков и отправил Хаумеу свободно кружиться, вызвав его вращения вверх-вниз каждые четыре часа. Она вращается так быстро, что принимает форму раздавленного американского футбольного мяча. Хаумеа и две маленькие луны - Хииака и Намака - составляют семейство Хаумеа.
В марте 2004 года группа астрономов объявила об обнаружении планеты, как транснептунового объекта, вращающейся вокруг Солнца на экстремальной дистанции, в одной из самых холодных известных областях нашей солнечной системы. Объект (2003VB12), названный Седной в честь эскимосской богини, которая живет на дне холодного Ледовитого океана, приближается к Солнцу только на короткое время по своей 10500-летней орбите. Он никогда не входил в пояс Койпера, у которого область внешней границы находится примерно в 55 а.е. - вместо этого, Седна движется по длинной, вытянутой эллиптической орбите от 76 до почти 1000 а.е. от Солнца. Поскольку орбита Седны находится на такой экстремальной дистанции, ее первооткрыватели предположили, что это первое наблюдаемое небесное тело, принадлежащее к внутренней части Облака Оорта.
В июле 2005 года группа ученых объявила об обнаружении ОПК, который был, как первоначально считалось, на примерно на 10 процентов больше, чем Плутон. Объект, временно обозначенный как 2003UB313 и позже названный Эридой, вращается вокруг Солнца примерно раз в 560 лет, его расстояние колеблется примерно от 38 до 98 а.е. (Для сравнения, Плутон движется с 29 до 49 а.е. по солнечной орбите.) Эрида имеет небольшую луну с названием Дисномия. Более поздние измерения показывают, что она по размеру немного меньше, чем Плутон.
Открытие Эриды - вращающейся вокруг Солнца и близкой по размерам к Плутону (который затем стал считаться девятой планетой) - заставило астрономов рассмотреть вопрос, следует ли классифицировать Эриду как десятую планету. Однако, в 2006 году Международный астрономический союз создал новый класс объектов, называемых карликовыми планетами, и поместили Плутон, Эриду и астероид Церера в эту категорию.
Обе отдаленные области названы по именам астрономов, предсказавших их существование - Джерард Койпер и Ян Оорт. Объекты, обнаруженные в поясе Койпера, получили свои названия по именам персонажей из различных мифологий. Эрида названа в честь греческой богини раздора и вражды. Хаумеа названа в честь гавайской богини плодородия и деторождения. Кометы из обеих областей, как правило, называются в честь человека, который обнаружил их.
Крупнейшие объекты пояса Койпера
Карликовая планета Эрида
Ледяной карликовой планете Эрида требуется 557 земных года, чтобы совершить один полный оборот вокруг нашего Солнца. Плоскость орбиты Эриды расположена вне плоскости планет Солнечной системы и простирается далеко за пределы пояса Койпера, в зону ледяного мусора за пределами орбиты Нептуна.
Карликовая планета Эрида так часто находится далеко от Солнца, что ее атмосфера разрушается и полностью замерзает на поверхности в ледяной глазури. Ее поверхность отражает столько же солнечного света, сколько свежевыпавшей снег.
Движение Эриды на ночном небе
Ученые считают, температура поверхности Эриды изменяется в промежутках от -359 градусов по Фаренгейту (-217 градусов по Цельсию) до -405 градусов по Фаренгейту (-243 градусов по Цельсию). Тонкая атмосфера Эриды начинает таять, когда планета подходит ближе к Солнцу, обнажаю свою скалистую поверхность, похожую на Плутон.
Эрида оказалась больше Плутона. Это открытие вызвало дебаты в научном сообществе и в конечном итоге привело к пересмотру определения планеты Международным Астрономическим Союзом.
Как показали последние наблюдения, Эрида на самом деле может быть меньше, чем Плутон. Плутон, Эрида и другие подобные объекты в настоящее время классифицируются как карликовые планеты. Они также называются плутоиды, в знак признания особого места Плутона в нашей истории.
Эрида слишком мала и слишком далека, чтобы быть увидена. Дисномия является единственным известным спутником карликовой планеты Эрида. Эта и другие мелкие спутники вокруг карликовых планет, позволили астрономам вычислить массу родительского тела.
Дисномия играет важную роль в определении того, как сопоставимы Плутон и Эрида друг к другу.
Все астероиды в поясе астероидов могли бы легко поместиться внутри Эриды. Тем не менее, Эрида, как и Плутон меньше, чем спутник Земли Луна.
Эрида была впервые замечена в 2003 году во время обследования внешней Солнечной системы Майком Брауном из обсерватории Паломар, Чадом Трухильо из обсерватории Гемини и Дэвидом Рабиновичем из Йельского университета. Открытие было подтверждено в январе 2005 года и было представлено в качестве возможной 10-й планеты нашей Солнечной системы, так как это был первый объект в поясе Койпера, который оказался больше, чем Плутон.
Первоначально она называлась 2003 UB313. Эрида названа в честь древнегреческой богини раздора и вражды. Название соответствует истине, поскольку Эрида остается в центре научной дискуссии об определении планеты.
Спутник Эриды Дисномия названа в честь дочери Эриды, которая являлась богиней беззакония.
Карликовая планета Плутон
Карликовая планета Плутон является единственной планетой-карликом в Солнечной системе, которая стояла в ряду основных планет. Не так давно Плутон считался полноценной девятой планетой, наиболее удалённой от Солнца. Теперь же он рассматривается, как один из самых крупных объектов пояса Койпера – тёмной дискообразной зоны, за пределами орбиты Ньютона, содержащий триллионы комет. Плутон причислили к планетам-карликам в 2006 году. Это событие рассматривалось, как понижение в статусе и вызвало бурные споры и дискуссии в научных и общественных кругах.
История открытия планеты Плутон
Признаки существования Плутона впервые заметил астроном из США Персиваль Лоуэлл в 1905 году. Наблюдая за Непутном и Ураном, он обнаружил отклонения в их орбитах и предположил, что это вызвано действием гравитации неизвестного крупного небесного объекта. В 1915 году он рассчитал возможное местоположение этого объекта, но умер, так и не найдя его. В 1930 году Клайд Томбо из Обсерватории Лоуэлла, основываясь на прогнозах Лоуэлла, обнаружил девятую планету и сообщил об её открытии.
Плутон – это единственная планета в мире, название которой было дано 11-летним ребёнком - девочкой Венецией Берни (Оксфорд, Англия). Венеция посчитала уместным назвать вновь открытую планету именем римского бога и высказала это мнение своему дедушке. Он же передал идею своей внучки в обсерваторию Лоуэлла. Название Плутон было принято. Необходимо отметить, что две первых буквы этого слова отражают инициалы Персиваль Лоуэлла. Особенности планеты Плутон
Поскольку Плутон находится очень далеко от Земли, о его размерах и условиях на его поверхности известно очень мало. По имеющимся данным, масса Плутона менее одной пятой массы Земли, а диаметр - около двух третьих от диаметра Луны. Поверхность Плутона предположительно состоит из скалистого основания, покрытого мантией из водяного льда, замёрзшего метана и азота.
Странные горы на Плутоне, которые возможно, являются ледяными вулканами
Орбита планеты Плутон в Солнечной системе имеет большой эксцентриситет, то есть она очень далека от круговой. Расстояние Плутона до Солнца может значительно варьироваться. Когда Плутон приближается к Солнцу, его лед начинает таять и образует атмосферу, состоящую преимущественно из азота и метана. На Плутоне гравитация значительно меньше земной, поэтому его атмосфера во время оттепели расширяется, простираясь значительно выше, чем атмосфера Земли. Предполагается, что когда Плутон совершает обратное путешествие, удаляясь от Солнца, большая часть его атмосферы вновь замерзает, и почти полностью исчезает. В период обладания атмосферой, на поверхности Плутона, вероятно, присутствуют сильные ветра. На поверхности Плутона температура составляет около -375 °F(-225 C).
Фотография туманной Арктики Плутона, сделанная космическим аппаратом Новые Горизонты
Долгое время из-за огромного расстояния до Плутона астрономы мало что знали о его поверхности. Но шаг за шагом они всё больше приближаются к раскрытию многих его тайн. Благодаря орбитальному телескопу Хаббл, получены изображения Плутона. На них разные области поверхности планеты предстают в красноватых, желтоватых и сероватых тонах и с любопытным ярким пятном в районе экватора. Возможно, что это место богато замороженной окисью углерода. По сравнению с прошлыми фотографиями Хаббла, можно увидеть, что поверхность Плутона со временем меняет свой цвет, становясь более красной. Предположительно это связано с сезонными изменениями.
Увеличенное изображение региона Томбо на Плутоне
Эллиптическая орбита Плутона находится в 49 раз дальше от Солнца, чем земная орбита. Во время своего обращения вокруг Солнца, длящегося 248 земных лет, Плутон в течение 20 лет к Солнцу находится ближе, чем Нептун. В этот период астрономы получают шанс изучать этот небольшой, холодный, далекий мир. Последний период максимального сближения Плутона и Солнца закончился в 1999 году. Таким образом, после 20 лет пребывания в качестве 8-й планеты, Плутон пересек орбиту Нептуна, чтобы вновь стать самой далекой планетой (до признания его карликом).
Карликовая планета Макемаке
Наряду с другими карликовыми планетами, такими как Плутон и Хаумеа, Макемаке находится в поясе Койпера – области, расположенной за пределами орбиты Нептуна. Астрономы полагают, что Макемаке лишь немного меньше, чем Плутон. Этой карликовой планете требуется около 310 земных лет, чтобы совершить один полный оборот вокруг нашего Солнца.
Астрономы обнаружили признаки замороженного азота на поверхности Макемаке. Кроме того, были также обнаружены замороженный этан и метан. Астрономы полагают, что гранулы метана, присутствующие на Макемаке, могут достигать одного сантиметра в диаметре.
Ученые также обнаружили доказательства толинов – молекул, которые образуются каждый раз, когда солнечный ультрафиолетовый свет взаимодействует с веществами, такими как этан и метан. Толины обычно вызывают красно-коричневый цвет, именно поэтому при взгляде на Макемаке она имеет красноватый оттенок.
Макемаке занимает важное место в Солнечной системе, потому что она, наряду с Эридой, была одним из объектов, открытие которых побудило Международный Астрономический Союз пересмотреть определение планет и создать новую группу карликовых планет.
Макемаке впервые наблюдалась в марте 2005 года Майклоом Брауном, Чедвиком Трухильо и Дэвидом Рабиновицем в обсерватории Паломар. Она была официально признана как карликовая планета Международным Астрономическим Союзом в 2008 году.
Первоначально она имела обозначение 2005 FY9. Макемаке названа в честь бога плодородия в рапануйской мифологии. Рапануи являются коренными жителями острова Пасхи в юго-восточной части Тихого океана, расположенного в 3600 км от побережья Чили.
Карликовая планета Хаумеа
Имея странную форму, карликовая планета Хаумеа является одним из наиболее быстро вращающихся крупных объектов в нашей Солнечной системе. Она совершает поворот вокруг своей оси каждые четыре часа. Быстрое вращение карликовой планеты астрономы обнаружили в 2003 году. Она примерно такого же размера, как и Плутон. Также как Плутон и Эрида, Хаумеа вращается вокруг нашего Солнца в Поясе Койпера - дальней зоне ледяных объектов за орбитой Нептуна. Хамуее требуется 285 земных года, чтобы совершить полный оборот вокруг Солнца.
Возможно, миллиарды лет назад большой объект врезался в Хаумеа и придал ей такое вращение, а заодно создал два ее спутника: Хииака и Намака. Астрономы полагают, что Хаумеа состоит изо льда и камня.
Хаумеа была открыта в марте 2003 года в обсерватории Сьерра-Невада в Испании. Официальный анонс ее открытия произошел в 2005 году. В том же году были обнаружены ее спутники.
Первоначально оно обозначалась как 2003 EL61. Хаумеа названа в честь гавайской богини родов и плодородия. Ее спутники названы по имени дочерей Хаумеа. Хииака является покровителем богине острова Гавайи и танцоров хула. Намака - дух воды в гавайской мифологии.
Спутник Плутона - Харон
Спутник Харон составляет почти половину размера Плутона. Эта маленькая луна настолько велика, что Плутон и Харон иногда называют двойной карликовой планетарной системой. Расстояние между ними составляет 19 640 км (12 200 миль).
На этой новой фотографии области крупнейшего спутника Плутона - Харона можно увидеть уникальную особенность, а именно многочисленные впадины, которые можно разглядеть на увеличенном фрагменте изображения в правой его части.
Космический телескоп Хаббл сфотографировал Плутон и Харон в 1994 году, когда Плутон был на расстоянии около 30 а.е. от Земли. Эти фотографии показали, что Харон является более серым, чем Плутон (который имеет красный оттенок), указывая, что они имеют разные поверхностные композиции и структуры.
Изображение Харона высокого разрешения, полученное с Long Range Reconnaissance Imager, установленного на космическом аппарате НАСА Новые Горизонты при максимальном приближении к поверхности 14 июля 2015 года с наложенным увеличенным цветным снимком с камеры Ralph/Multispectral Visual Imaging Camera (MVIC).
Полный оборот Харона вокруг Плутона составляет 6,4 земных суток, а один оборот Плутона (1 день на Плутоне) занимает 6,4 земных суток. Харон ни поднимается ни опускается на орбите системы. С одной и той же стороны Харона всегда стоит Плутон - это называется приливной захват. По сравнению с большинством планет и лун, система Плутон-Харон наклоняется на своей стороне, как и Уран. Орбита Плутона ретроградна: она вращается в обратном направлении, с востока на запад (Уран и Венера также имеют ретроградные орбиты).
Харон был открыт в 1978 году, когда остроглазый астроном Джеймс Кристи заметил, что изображения Плутона были странно вытянутыми. Казалось, что капля вращается вокруг Плутона. Направление удлинения циклически назад и вперед по 6,39 дней - период вращения Плутона. Ведя поиск по архивам изображений Плутона, снятых несколько лет назад, Кристи нашел еще случаи, когда Плутон казался вытянутым. Дополнительные изображения подтвердили, что он открыл первый известный спутник Плутона.
Кристи предложил название Харон в честь мифологического перевозчика, который вез души через реку Ахерон, одну из пяти мифических рек, которые окружали подземный мир Плутона. Помимо мифологической связи для этого названия, Кристи выбрал его, потому что первые четыре буквы также соответствуют имени его жены, Шарлин.
Еще в далёком 1950 году астрофизик из Голландии Ян Оорт высказал мнение, что все кометы образуются в одном месте, некоем облаке, окружающем внутреннее пространство нашей Солнечной системы. Данное место именуется учеными «облако Оорта».
Расстояние до облака Оорта по сравнению с остальной частью Солнечной системы
Нередко поблизости Солнца можно наблюдать небесные тела, материя которых в окрестностях самой жаркой звезды испаряется и уносятся от нее космическими ветрами. Эти испаряющиеся небесные тела и есть кометы. Свидетельством того, что кометы держат свой путь из весьма удаленных участков Солнечной системы, является их вытянутая форма орбит. Ежегодно астрономами фиксируется движение около десятка комет. Но не астрономы одни любят наблюдать за небесными телами. Так, именно астрофизик Ян Оорт выдвинул следующую гипотезу: все кометы появляются в далеком облаке, которым окружена внешняя часть Солнечной системы.
Что из себя представляет облако?
Облако Оорта – ничто иное, как остаток протосолнечной туманности, давшей жизнь планетам и Солнцу. Каким образом? Да элементарно просто: путем слипания мельчайших частиц при помощи силы взаимного тяготения. Первичная туманность около центра была гораздо плотнее, поэтому планеты сформировались довольно быстро. В то время как ее внешние области были более разрежены, поэтому сходный процесс в них никак не завершался. Оорт изучил 19 различных комет и сделал вывод, что зачастую они следуют из некой области, расположенной в 20000 а.е. (), имея при этом начальную скорость в 1км/с. Подобная скорость позволяет утверждать, что место рождения комет расположено в пределах Солнечной системы, поскольку чужеродные ей тела обладают скоростью в среднем 20 км/с.
Что происходит с небесными телами внутри облака?
Седна, кандидат в объекты внутреннего облака Оорта
Принято считать, что в данном космическом облаке сосредотачивается не менее миллиарда «зародышей» будущих комет. Они представляют собой некие тела, свободно вращающиеся по своим орбитам, которые пока ни разу так и не приблизились к Солнцу. Если верить Оорту, подобных тел в составе облака собрано не менее 10 в 11-й степени. Но кроме них там можно обнаружить и миллиарды «состоявшихся» комет, то есть тех, которые уже имели встречу с главной звездой нашей системы. К слову, орбиты комет впоследствии будут зависеть от приближения друг к другу пока еще «зародышей» комет, от притяжения звезд, соседствующих с Солнцем, и еще от притяжения «возможно» существующих непосредственно в облаке Оорта тел на подобии планет и звезд.
Если заглянуть внутрь облака Оорта, можно понять, что кометные тела внутри него могут довольно долго просто свободно кружиться по нему, могут вырываться за пределы Солнечной системы, а могут устремляться к Солнцу. В последнем случае мы как раз и имеем возможность наблюдать самые настоящие кометы с хвостами. Современные исследования ученых позволяют заявлять, что облако простирается от Солнца на расстояние в 2 . Этот факт говорит также и, что орбита облака Оорта имеет радиус, превышающий в 3000 раз радиус орбиты планеты . Кроме того, есть сведения, что сумма масс всех планет меньше предполагаемой массы облака. А это значит, что сегодня пока рано говорить об окончательном формировании Солнечной системы и ее неизменности в будущем.
Есть ли особенности у этого необычного облака?
Вид со стороны
Оказывается, особенностей более чем достаточно. Прежде всего, стоит сказать, что свойства облака Оорта различны на разной удаленности от Солнца. Отметим, что за Плутоном и еще далеко не начало облака Оорта. Внешние его границы отделены довольно внушительной щелью, за которой следует внутреннее пространство облака. В этом месте движение кометных тел ничем не отличается от привычного движения планет. Они обладают стабильными и, в большинстве случаев, круговыми орбитами. А вот во внешней части облака кометы движутся как им вздумается: в разных плоскостях, ведомые притяжением Солнца или других звезд. Есть информация, что через каких-то 26000 лет к Солнцу настолько близко подберется , что к Земле и прочим планетам устремится поток комет, отклонившихся от своих орбит в облаке Оорта.
Есть вероятность, что подобные периоды «бомбежки» кометами случались и ранее. Именно в те моменты и усиливался процесс образования и формирования планет. Подсчитано, что пока существует наша планета, чужеродные звезды около десятка раз пронизали внутреннее пространство облака Оорта, усилив, таким образом, в тысячи раз движение комет. Длится это явление приблизительно 400000 лет, в ходе которого на Землю упадет в среднем две сотни комет, что в рамках науки принято считать настоящим космическим ливнем.
Наблюдение
На вопрос о том, можно ли увидеть облако Оорта своими глазами, отвечаем, что сделать это пока не удалось. Во-первых, потому что оно слишком разрежено, во-вторых, практически не освещается Солнцем, но главная причина в том, что мы с вами находимся непосредственно внутри него. Тем не менее, ученым посчастливилось наблюдать другие подобные облаку Оорта туманности. Они зарегистрировали едва заметные диски с такими же щелями около близ расположенных к нам звезд. Отсюда можно утверждать, что Солнечная система разделена на 4 части. То есть в ее состав входят планетная система, щель либо пояс Койпера и еще две составляющие – это внутренняя и внешняя области облака Оорта.
Пояс Койпера (иногда также называемый пояс Эджворта-Койпера) – область Солнечной системыоторбитыНептуна(30а.е.отСолнца) до расстояния около 55 а.е. от Солнца. Хотя пояс Койпера похож напояс астероидов, он примерно в 20 раз шире и в 200 раз массивнее последнего. Он состоит в основном измалых тел, то есть материала, оставшегося после формирования Солнечной системы. Объекты пояса Койпера состоят главным образом излетучих веществ(называемых льдами), таких какметан,аммиакивода. В этой области ближнего космоса находятся по крайней мере трикарликовые планеты:Плутон,ХаумеаиМакемаке. Кроме того, считается, что некоторые спутники планет Солнечной системы, такие как спутникНептуна–Тритони спутникСатурна–Феба, также возникли в этой области.
С тех пор, как в 1992 году пояс был открыт, число известных объектов пояса Койпера превысило тысячу, и предполагается, что ещё более 70 000 объектов с диаметром более 100 км пока не обнаружены. Ранее считалось, что пояс Койпера – главный источник короткопериодических кометс орбитальными периодами менее 200 лет. Однако наблюдения, проводимые с середины 1990-х годов, показали, что пояс Койпера динамически стабилен. Настоящий источник этих комет –рассеянный диск, динамически активная область, созданная 4,5 миллиарда лет назад; объекты рассеянного диска, такие какЭрида, уходят по своим орбитам очень далеко от Солнца (до 100 а. е.).
История открытия
После открытия Плутона многие учёные полагали, что он не единственный в своём роде объект. Различные предположения по поводу области космоса, ныне известной как пояс Койпера, выдвигались в течение нескольких десятков лет, однако первое прямое доказательство его существования было получено только в 1992 году. Так как гипотезы о природе пояса Койпера, предшествовавшие его открытию, были весьма многочисленны и разнообразны, то трудно сказать, кто именно первым выдвинул подобную гипотезу.
Первым астрономомв 1930 году, выдвинувшим предположение о существовании транснептуновой популяции, былФредерик Леонард. В 1943 году, в статье Журнала Британской астрономической ассоциации,Кеннет Эджвортпредположил, что в области космоса за орбитой Нептуна первичные элементы туманности, из которойсформировалась Солнечная система, были слишком рассеяны для того, чтобы уплотниться в планеты. Исходя из этого, он пришёл к выводу, что «внешняя область Солнечной системы за орбитами планет занята огромным количеством сравнительно небольших тел» и что время от времени одно из этих тел «покидает своё окружение и появляется как случайный гость внутренних областей Солнечной системы», становяськометой.
В 1951 году, в статье для журнала Астрофизика, Джерард Койперпредположил, что подобный диск образовался на ранних этапах формирования Солнечной системы; однако он не считал, что такой пояс сохранился и до наших дней. Койпер исходил из распространённого для того времени предположения о том, что размерыПлутонаблизки к размерам Земли и потому Плутон рассеял эти тела к облаку Оорта или вообще из Солнечной системы. Если бы гипотеза Койпера оказалась верной, то пояс Койпера не находился бы там, где мы его сейчас наблюдаем.
В последующие десятилетия гипотеза принимала много различных форм: например, в 1962 году физик Алистер Кемеронвыдвинул гипотезу о существовании «огромной массы мелкого материала на окраине Солнечной системы», а позднее, в 1964 году,Фред Уипплпредположил, что «кометный пояс» может быть достаточно массивным, чтобы вызвать заметные возмущения в орбитальном движенииУрана.Наблюдения, однако, исключили эту гипотезу.
В 1977 году Чарльз Ковальоткрыл ледяной планетоидХирон, орбита которого расположена между Сатурном и Ураном. Сегодня известно, что на орбитах между Юпитером и Нептуном существует целая популяция кометоподобных небесных тел, именуемых «кентаврами». Орбиты кентавров непостоянны и имеют динамические времена жизни в несколько миллионов лет. Поэтому со времён открытия Хирона астрономы предполагали, что популяция кентавров должна пополняться из какого-то внешнего источника.
Новые доказательства в пользу существования пояса Койпера были получены в ходе исследования комет. Давно было известно, что кометы обладают конечным временем жизни. Когда они приближаются к Солнцу, его высокая температура испаряетлетучие вещества с их поверхности в открытый космос, постепенно уничтожая их. Чтобы не исчезнуть задолго до современного этапа жизни Солнечной системы, эта популяция небесных тел должна постоянно пополняться. Предполагают, что одна из областей, из которой идёт такое пополнения – это «облако Оорта», сферический рой комет, простирающийся более чем на 50000а. е.от Солнца, гипотеза о существование которого была впервые выдвинутаЯном Оортомв 1950 году. Считается, что в этой области возникают долгопериодические кометы – такие, например, каккомета Хейла-Боппас периодом обращения в тысячелетия.
Однако есть и другая группа комет, известная как короткопериодическиеили «периодические» кометы – например,комета Галлеяс периодом обращения менее 200 лет. К 1970-м годам темпы открытия новых короткопериодических комет стали все хуже и хуже согласовываться с предположением о том, что они происходят только изоблака Оорта. В 1988 году группа канадских астрономов провела серию компьютерных моделирований с целью определить, все ли короткопериодические кометы прибыли из облака Оорта. Они обнаружили, что далеко не все короткопериодические кометы могли происходить из этого облака – в частности, потому, что они группируются вблизи плоскостиэклиптики, тогда как кометы облака Оорта прилетают практически из любой области неба. После того, как описанный Фернандесом пояс был добавлен в расчёты, модель стала соответствовать наблюдениям. Тремен назвал эту гипотетическую область космоса «поясом Койпера».
После создания первых карт области пространства за Нептуном исследования показали, что зона, теперь называемая поясом Койпера, не является местом происхождения короткопериодических комет. На самом деле они образуются в другой, похожей области, которую называют «рассеянный диск». Рассеянный диск образовался в те времена, когда Нептун мигрировал ко внешним границам Солнечной системы в область, позднее ставшей поясом Койпера, которая тогда была значительно ближе к Солнцу, и оставил за собой семейство динамически стабильных объектов, на движение которых он никак не может воздействовать (собственно пояс Койпера), а также отдельную группу объектов, перигелии которых достаточно близки к Солнцу для того, чтобы Нептун мог возмущать их орбиты (рассеянный диск). Поскольку рассеянный диск динамически активен, тогда как пояс Койпера динамически стабилен, первый сегодня считается наиболее вероятным источником короткопериодических комет.
Картина, нарисованная Г. Гамовым, была красочной, полной внутреннего драматизма и очень убедительной. Но, увы, и его космогонические рецепты не сумели удовлетворить всех запросов специалистов. Нет-нет да и возникала на астрономическом горизонте какая-нибудь темная тучка. «Вновь наблюденная» особенность солнечной системы постоянно не влезала в предложенную теоретическую схему. Так еще в гипотезе К. Вейцзеккера не получалось объяснения происхождения комет. Их разнообразие никак не поддавалось единому «механизму» образования. Может быть, это вообще чужаки, случайно залетевшие к нам из «горных сфер»?
Небесные скитальцы, которых так боялись в прошлые века и которые в семидесятые годы получили презрительное название «видимое ничто», самым удивительным образом распадались на коротко- и долгопериодические. Первые никакой загадки собой не представляли, поскольку их афелии группировались возле планет-гигантов. И их происхождение уместно было связывать с этими планетами. А вот вторая группа…
Директор Лейденской обсерватории профессор Я. Оорт (кстати, с 1966 года иностранный член АН СССР) собрал огромное количество информации по долгопериодическим кометам. Он выписал значения больших полуосей их орбит и обнаружил, что большинство имеют величину примерно в 150 тысяч астрономических единиц. Может быть, все-таки кометы-«чужаки» поставляются межзвездным пространством?
Нет, Оорт был убежден, что они — члены солнечного семейства, путешествующие вместе с нашим светилом по вселенной. А что такое тогда 150 тысяч астрономических единиц? И Я. Оорт возрождает старую идею, высказанную еще итальянским астрономом XIX века Д. Скиапарелли об облаке комет, окружающем солнечную систему. Он облекает ее в изящную математическую форму, утверждая, что 150 тысяч астрономических единиц не что иное, как критическое расстояние. Вспомните сферу Хилла. Если большая полуось кометной орбиты выйдет за этот предел, главной возмущающей силой станет уже не Солнце, а звезды. Их влияния могут быть настолько велики, что вполне способны увести дальних странников из пределов солнечной системы. Звезды же влияют и на то, что постепенно самые дальние кометы, изменяя свои орбиты, переходят в ближнюю область и становятся видны с Земли.
Гипотеза Оорта объясняла многие особенности кометного семейства. Причем результаты его теоретических выводов совпадали с расчетами наблюдателей.
Источником образования комет Я. Оорт считал возможный взрыв планетоподобного тела, орбита которого пролегала некогда между и Юпитером. Одни осколки получили при этом примерно круговые орбиты, потеряли под действием солнечных лучей имевшийся первоначально газ и стали обычными малыми планетами и метеоритами. Другие, получившие эллиптические орбиты, испытали на себе возмущения многих планет. Их должно остаться достаточно много, даже если предположить, что большая часть из них потерялась в космосе, вполне достаточно, чтобы образовать внешнее облако комет. Эти осколки могли удержать при себе и лед, и аммиак, и метан, потому что на таких больших расстояниях (порядка 100 тысяч а. е.) свет Солнца во много раз слабее, чем на Земле. И его лучи не в состоянии произвести необратимых изменений в составе кометы.
Пожалуй, гипотеза Оорта впервые более или менее свела концы с концами в вопросе происхождения комет и нашла им место в общей космогонии солнечной системы.
|
– области Солнечной системы: где находится, описание и характеристика с фото, интересные факты, исследование, открытие, объекты.
Пояс Койпера - крупное скопление ледяных объектов на краю нашей Солнечной системы. - сферическое образование, в котором расположены кометы и другие объекты.
После обнаружения Плутона в 1930 году ученые стали предполагать, что это не самый отдаленный объект в системы. Со временем они отмечали движения других объектов и в 1992 году нашли новый участок. Давайте рассмотрим интересные факты о Поясе Койпера.
Интересные факты о Поясе Койпера
- Пояс Койпера способен вмещать сотни тысяч ледяных объектов, чей размер варьируется между небольшими осколками до 100 км в ширину;
- Большая часть короткопериодических комет поступает из пояса Койпера. Их орбитальный период не превышает 200 лет;
- В главной части пояса Койпера может скрываться более триллиона комет;
- Крупнейшими объектами выступают Плутон, Квавар, Макемаке, Хаумеа, Иксион и Варуна;
- Первая миссия к поясу Койпера отправилась в 2015 году. Это зонд Новые Горизонты, исследовавший Плутон и Харон;
- Исследователи зафиксировали структуры подобные поясу вокруг других звезд (HD 138664 и HD 53143);
- Льды в поясе сформировались еще в период создания Солнечной системы. С их помощью можно разобраться в условиях ранней туманности;
Определение Пояса Койпера
Начать объяснение нужно с того, где находится Пояс Койпера. Его можно найти за чертой орбиты планеты Нептун. Напоминает Пояс астероидов между Марсом и Юпитером, потому что располагает остатками от формирования Солнечной системы. Но по размерам в 20-200 раз крупнее него. Если бы не влияние Нептуна, то осколки слились и смогли сформировать планеты.
Обнаружение и имя Пояса Койпера
Впервые о присутствии других объектов заявил Фрекрик Леонард, назвавший их ультра-нептуновыми небесными телами за чертой Плутона. Тогда Армин Лейшнер посчитал, что Плутон может выступать всего лишь одним из многих долгопериодических планетных объектов, которые еще предстоит отыскать. Ниже представлены крупнейшие объекты Пояса Койпера.
Крупнейшие объекты пояса Койпера |
| Название | Экваториальный диаметр |
Большая полуось, а. е. |
Перигелий, а. е. |
Афелий, а. е. |
Период обращения вокруг Солнца (лет) |
Открыт |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
| Иксион | < 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 |
В 1943 году Кеннет Эджворт опубликовал статью. Он писал, что материал за Нептуном слишком рассредоточен, поэтому не может слиться в более крупное тело. В 1951 году в обсуждение вступает Джерард Койпер. Он пишет о диске, появившемся в начале эволюции Солнечной системы. Идея с поясом всем понравилась, потому что она объясняла откуда прибывают кометы.
В 1980 году Хулио Фернандес определил, что Пояс Койпера находится на удаленности в 35-50 а.е. В 1988 году появляются компьютерные модели на основе его расчетов, которые показали, что Облако Оорта не может отвечать за все кометы, поэтому идея с поясом Койпера обретала больше смысла.
В 1987 году Дэвид Джуитт и Джейн Лу занялись активными поисками объектов, используя телескопы в Национальной обсерватории Кит-Пика и Обсерваторию Серро-Тололо. В 1992 году они объявили об открытии 1992 QB1, а через 6 месяцев – 1993 FW.
Но многие не согласны с этим названием, потому что Джерард Койпер имел в виду нечто иное и все почести следует отдать Фернандесу. Из-за возникших споров в научных кругах предпочитают использовать термин «транс-нептунианские объекты».
Состав Пояса Койпера
Как выглядит состав Пояса Койпера? На территории пояса проживают тысячи объектов, а в теории насчитывают 100000 с диаметром, превышающим 100 км. Полагают, что все они состоят из льда – смесь легких углеводородов, аммиака и водяного льда.
На некоторых объектах нашли водяной лед, а в 2005 году Майкл Браун определил, что на 50000 Кваваре есть водяной лед и гидрат аммиака. Оба этих вещества исчезли в процессе развития Солнечной системы, а значит на объекте есть тектоническая активность или же произошло метеоритное падение.
В поясе зафиксировали крупные небесные тела: Квавар, Макемаке, Хаумеа, Орк и Эриду. Они и стали причиной того, что Плутон сместили в категорию карликовых планет.
Изучение Пояса Койпера
В 2006 году НАСА отправили к Плутону зонд Новые Горизонты. Он прибыл в 2015 году, впервые продемонстрировав «сердце» карлика и бывшей 9-й планеты. Теперь он отправляется в сторону пояса, чтобы рассмотреть его объекты.
О поясе Койпера мало информации, поэтому он скрывает огромное количество комет. Наиболее известная – комета Галлея с периодичностью в 16000-200000 лет.
Будущее Пояса Койпера
Джерард Койпер полагал, что ТНО не будут существовать вечно. Пояс охватывает в небе примерно 45 градусов. Объектов много, и они постоянно сталкиваются, превращаясь в пыль. Многие считают, что пройдут сотни миллионов лет и от пояса ничего не останется. Будем надеяться, что миссия Новые Горизонты доберется раньше!
Тысячелетиями человечество наблюдало за прибытием комет и пыталось понять, откуда они берутся. Если при сближении со звездой ледяной покров испаряется, то они должны располагаться на большой отдаленности.
Со временем ученые пришли к выводу, что за чертой планетарных орбит находится масштабное облако с ледяными и каменными телами. Его назвали Облаком Оорта, но оно все еще существует в теории, потому что мы не можем его увидеть.
Определение Облака Оорта
Облако Оорта - теоретическое сферическое формирование, наполненное ледяными объектами. Находится на расстоянии 100000 а.е. от Солнца, из-за чего охватывает межзвездное пространство. Как и пояс Койпера, это хранилище транс-нептуновых объектов. О его существовании впервые заговорил Эрнест Опик, считавший, что кометы могут прилетать из области на краю Солнечной системы.
В 1950-м году Ян Оорт оживил концепцию и сумел даже объяснить принципы поведения долгосрочных комет. Существование облака не доказано, но его признали в научных кругах.
Структура и состав облака Оорта
Полагают, что облако способно располагаться в 100000-200000 а.е. от Солнца. Состав Облака Оорта включает две части: сферическое внешнее облако (20000-50000 а.е.) и дисковое внутреннее (2000-20000 а.е.). Во внешнем проживают триллионы тел с диаметром в 1 км и миллиарды 20-километровых. Сведений об общей массе нет. Но если комета Галлея выступает типичным телом, то подсчеты выводят на цифру в 3 х 10 25 кг (5 земель). Ниже представлен рисунок строения Облака Оорта.
Большая часть комет наполнена водой, этаном, аммиаком, метаном, цианидом водорода и монооксидом углерода. На 1-2% может состоять из астероидных объектов.
Происхождение облака Оорта
Есть мнение, что Облако Оорта - остаток от изначального протопланетного диска, сформировавшегося вокруг звезды Солнца 4.6 млрд. лет назад. Объекты могли сливаться ближе к Солнцу, но из-за контакта с масштабными газовыми гигантами были вытолкнуты на большою удаленность.
Исследование от ученых НАСА показало, что огромный объем облачных объектов выступает результатом обмена между Солнцем и соседними звездами. Компьютерные модели показывают, что галактические и звездные приливы меняют кометные орбиты, делая их более круглыми. Возможно, именно поэтому Облако Оорта принимает форму сферы.
Симуляции также подтверждают, что создание внешнего облака согласуется с идеей того, будто Солнце появилось в скоплении из 200-400 звезд. Древние объекты могли повлиять на формирование, потому что их было больше и чаще сталкивались.
Кометы из Облака Оорта
Полагают, что эти объекты спокойно дрейфуют в Облаке Оорта, пока не выйдут из привычного маршрута из-за гравитационного толчка. Так они становятся долгопериодическими кометами и наведываются во внешнюю систему.
