Чем объясняется низкое альбедо большинства объектов пояса койпера кратко
Обновлено: 02.07.2024
После ряда переломных работ 2005 года принято считать, что Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун вначале вращались на круговых орбитах, отстоящих от Солнца на 5,5 - 17,0 а. е., то есть были расположены намного ближе и друг к другу, и к Солнцу. За орбитой крайней из планет находился большой диск из каменных и ледяных планетезималей (до 35 а. е., дальше нынешней орбиты Нептуна). На внутреннем крае этого диска планетезимали гравитационно взаимодействовали с самым удалённым гигантом, который менял их орбиты.
 |
| Объекты пояса Койпера и орбиты девяти (как считалось в момент создания изображения) планет нашей системы (иллюстрация Don Dixon) |
 |
| Современное распределение объектов пояса Койпера (показаны зелёным) и больших планет Солнечной системы (иллюстрация Minor Planet Center; Murray and Dermott) |
А вот этого, если мы правильно понимаем образование крупных тел из плантезималей, просто не может быть, поскольку в поясе Койпера сегодня буквально 0,0003 земной массы! И как-то трудно себе представить, что в столь скудном окружении могли сформироваться сегодняшние объекты пояса Койпера, иные из которых имеют сотни километров в диаметре и чуть ли не спорадическую атмосферу.
Пояс Койпера и Облако Оорта – 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. Облако Оорта - 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
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.
Во многих статьях авторы начали называть гипотетический участок поясом Койпера, которое и закрепилось как официальное наименование.
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.
Изображение крупнейших объектов Пояса Койпера
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
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.
Строение 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.
Сравнение размеров облака Оорта и Пояса Койпера
Орбита короткопериодических комет охватывает пару сотен лет, а вот у долгопериодических растягивается на десятки тысяч лет. Первые прибывают из пояса Койпера, а вторые – гости из облака. Но есть исключения.
Есть кометы Юпитера и Галлея. Вторые короткопериодические, но пребывают из Облака Оорта. Ранее они обладали длительным периодом, но попали под воздействие газового гиганта.
Изучение облака Оорта
Нам все еще не удалось добраться к поясу Койпера, а Облако Оорта расположено еще дальше. Дальше всех вылетел Вояджер-1, но ему все еще далеко. Если учитывать теперешнее ускорение, то у аппарата (сейчас в межзвездном пространстве) уйдет еще 300 лет, чтобы прибыть к началу, и 30000 лет, чтобы полностью миновать облако.
За ним следуют Пионер-10 и 11, Вояджер-2, а также Новые Горизонты. Но они выйдут из строя и не смогут передать нам сигнал.
Итак, главная трудность в исследовании – огромная удаленность. Пока зонд доберется, у нас минуют века. Сейчас мы можем лишь рассматривать прибывающие кометы. Теперь вы узнали, где находятся Пояс Койпера и Облако Оорта, а также получили представление об объектах и их движении по Солнечной системе.
Пояс Койпера - область Солнечной системы, лежащая за орбитой Нептуна. Простирается на расстояниях 30 - 55 а.е. от Солнца. Первые объекты в поясе Койпера были открыты в 1992 году, если не считать открытие Плутона в 1930-ом.
Пояс Койпера, как и Главный (Внутренний) пояс астероидов между орбитами Марса и Юпитера, состоит из малых тел, оставшихся от ранних этапов формирования Солнечной системы. Но, по современным представлениям, астероиды пояса Койпера состоят в основном не из скальных пород, как астероиды Главного пояса, а из замёрзших кусков воды и газов вроде аммиака и метана.
Пояс Койпера не только больше Внутреннего пояса по своим размерам, но тяжелее от 20 до 200 раз. Уже открыто более тысячи объектов, но предполагают существоване ещё нескольких десятков тысяч неоткрытых объектов диаметром более 100км.
Плутон, недавно разжалованный из планет в разряд карликовых планет, тоже принадлежит к поясу Койпера. Кроме Плутона, здесь также располагаются и другие карликовые планеты - Макемаке и Хуамеа. Эрида вроде бы тоже "здесь", но её орбита уходит далеко за пределы пояса и принадлежит одновременно к Рассеянному Диску. Рассейнный диск может рассматриваться как часть пояса Койпера, но чаще его понимают как переходную зону - от пояса Койпера к Облаку Орта.
На сегодняшний день в поясе Койпера открыто больше тысячи крупных астероидов. Предполагаемое число неоткрытых мелких объектов размером около ста километров - несколько десятков тысяч. Общая масса пояса Койпера в десятки раз больше массы внутреннего кольца астероидов.
Одно время считалось, что пояс Койпера является поставщиком комет с периодом обращения до 200 лет. которые периодически залетают во внутренние области Солнечной системы. Но, по последним данным больше похоже, что объекты пояса имеют сравнительно устойчивые орбиты, а кометы этого типа прилетают к нам из гораздо более далёкого Рассеянного Диска.
Также, есть предположения, что некоторые малые тела Солнечной системы первоназчально возникли в поясе Койпера и лишь потом оказались во внутренних областях Солнечной системы. Таковы например спутник Нептуна Тритон и спутник Сатурна Феба.
Объекты пояса Койпера иногда делят на три вида: 1. Кьюбивано - это классические обитатели пояса Койпера. Они омеют почти круговые орбиты и их движение не связано с движением других планет. Названы так по имени первого открытого объекта - 1992 QB1. Сюда входят также например Макемаке, Квавар и Варуна. 2. Плутино - названы в честь карликовой планеты Плутон. Орбиты Плутино находятся в орбитальном резонансе с движением Нептуна в виде целых чисел: 1:2, 2:3, 2:5, 3:4, 3:5, 4:5 и так далее. Сюда входят такие тела как Орк, Иксион и Хуйа. 3. Рассеянные объекты, принадлежащие или частично принадлежащие Рассеянному диску. Самые известные представители: Эрида и Седна.
Пояс Койпера – одна из крупнейших структур в нашей Солнечной системе. Его общая форма похожа на раздутый диск или пончик. Внутренний край начинается на орбите Нептуна, примерно в 30 а.е. от Солнца. (1 а.е., или астрономическая единица, – это расстояние от Земли до Солнца.) Внутренняя, основная область пояса Койпера заканчивается примерно в 50 а.е. от Солнца. Другая часть, называемая как рассеянный диск, доходит до расстояния в почти 1000 а.е., а некоторые тела на орбитах, идут еще дальше.
До сих пор наблюдатели каталогизировали более 2000 транс-нептуновых объектов, что составляет лишь крошечную долю от общего числа объектов, которые, по мнению ученых, находятся там. На самом деле, по оценкам астрономов, в регионе есть сотни тысяч объектов, которые больше 100 километров в ширину. Однако, общая масса всего материала в поясе Койпера оценивается не более чем в 10% от массы Земли.
Происхождение
Астрономы считают, что ледяные объекты Пояса Койпера – это остатки от Солнечной системы. Подобно отношениям между основным Поясом Астероидов и Юпитером, это область объектов, которые могли бы образовать планету, если бы там не было Нептуна. Вместо этого гравитация Нептуна так сильно расшевелила эту область пространства, что маленькие ледяные объекты не смогли соединиться в большую планету.
Количество материала в поясе Койпера сегодня может быть лишь небольшой частью того, что было первоначально. Согласно одной хорошо поддерживаемой теории, смещение орбит четырех гигантских планет (Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна) могло привести к потере большей части исходного материала и, вероятно, в 7-10 раз больше массы Земли.
Основная идея состоит в том, что в начале истории Солнечной системы Уран и Нептун были вынуждены вращаться дальше от Солнца из-за сдвигов орбит Юпитера и Сатурна. Дрейфуя дальше, они проходили сквозь плотный диск маленьких ледяных тел, оставшихся после образования гигантских планет. Орбита Нептуна была самой дальней и его гравитация искривляла пути бесчисленных ледяных тел внутрь, к другим гигантам. В конечном счете Юпитер выбросил большинство этих ледяных тел либо на очень далекие орбиты (чтобы сформировать Облако Оорта), либо вообще за пределы Солнечной системы. Когда Нептун отбрасывал ледяные объекты к Солнцу, это заставляло его собственную орбиту дрейфовать еще дальше. Его гравитационное влияние заставляло оставшиеся ледяные объекты находиться в диапазоне мест, где мы их находим в поясе Койпера.
Сегодня пояс Койпера медленно разрушается. Объекты, которые остаются там, иногда сталкиваются, производя более мелкие объекты, а также пыль, которая выдувается из Солнечной системы солнечным ветром.
Отдельные объекты
Отдельные объекты Пояса Койпера имеют орбиты, которые никогда не приближаются к Солнцу, ближе чем 40 а.е. Это отличает их от большинства других объектов, которые проводят, по крайней мере, часть своих орбит в области между 40 и 50 а.е. от Солнца.
Седна – пример отстраненного объекта. Ближе всего он подходит к Солнцу на расстояние около 76 а.е., в то время как на самом дальнем расстоянии она выходит на ~1200 а.е.
Место Плутона в поясе Койпера
Плутон был первым объектом пояса Койпера, который был открыт в 1930 году, в то время, когда у астрономов не было оснований ожидать большого количества ледяных миров за пределами Нептуна. Сегодня он известен как “Король пояса Койпера ” – это самый большой объект в регионе, хотя другой объект, похожий по размеру, называемый Эрис, имеет немного большую массу. Орбита Плутона находится в резонансе с орбитой Нептуна, то есть орбита Плутона находится в стабильной, повторяющейся схеме с Нептуном. На каждые три орбиты, завершенные Нептуном, Плутон делает две орбиты. В этой ситуации Плутон никогда не подходит достаточно близко к Нептуну, чтобы сильно пострадать от его гравитации.
Луны пояса Койпера и бинарные объекты
Довольно большое число объектов имеют Луны, а есть значительно меньшие тела, которые вращаются вокруг них и являются бинарными объектами. Двоичные объекты – это пары объектов, которые относительно похожи по размеру или массе, которые вращаются вокруг точки (общего центра масс), которая находится между ними. Некоторые двоичные файлы фактически соприкасаются, создавая своего рода форму арахиса, создавая то, что известно как контактный бинарный объект.
Плутон, Эрис, Хаумеа и Квавар – все объекты пояса Койпера, которые имеют Луны. Одна из целей полета космического корабля НАСА “Новые Горизонты” в 2019 году – это наблюдения за известным как 2014 MU69 бинарным объектом.
Одна вещь, которая делает бинарные объекты особенно интересными, заключается в том, что большинство из них могут быть чрезвычайно древними или первичными объектами, которые были мало изменены с момента их образования. Различные идеи о том, как эти пары формируются и одна из ведущих заключается в том, что двоичные объекты могут возникать в результате низкоскоростных столкновений. Это позволило им пережить удар и держаться вместе из-за их взаимной гравитации. Такие столкновения, вероятно, были гораздо более распространены миллиарды лет назад, когда большинство объектов находились на аналогичных орбитах. Сегодня такие столкновения встречаются гораздо реже. Они также имеют тенденцию к разрушению, поскольку находятся на наклонных или эллиптических орбитах и врезаются друг в друга с большей силой и распадаются.
Читайте также: