Dr. Mēs lūdzām viņam palīdzēt mums izskaidrot šo mūsu saules sistēmas neparasto reģionu.
Drīz pēc tam, kad 1930. gada 18. februārī Klēda Tombaugh atklāja Plutonu, astronomi sāka teorēt, ka Plutons ārējā Saules sistēmā nav viens. Laika gaitā viņi sāka postulēt citu objektu esamību reģionā, kurus viņi atklās līdz 1992. gadam. Īsāk sakot, Kuipera jostas - liela būvgružu lauka Saules sistēmas malā - pastāvēšana tika teorēta pirms tā pastāvēšanas. kādreiz atklāts.
Definīcija:
Kuipera josta (pazīstama arī kā Edgevorta – Kuipera josta) ir Saules sistēmas reģions, kas atrodas ārpus astoņām galvenajām planētām un stiepjas no Neptūna orbītas (pie 30 AU) līdz aptuveni 50 AU no Saules. Tas ir līdzīgs asteroīda jostai, jo tajā ir daudz mazu ķermeņu, visas Saules sistēmas veidojuma paliekas.
Bet atšķirībā no asteroīda jostas tā ir daudz lielāka - 20 reizes platāka un 20 līdz 200 reizes masīva. Kā skaidro Maiks Brauns:
Kuipera josta ir to ķermeņu kolekcija, kas atrodas ārpus Neptūna orbītas un kas, ja nekas cits nebūtu noticis, ja Neptūns nebūtu izveidojies vai ja kaut kas būtu gājis mazliet labāk, varbūt viņi būtu varējuši sevi salikt un izveidot nākamo planētu. aiz Neptūna. Tā vietā Saules sistēmas vēsturē, kad Neptūns izveidojās, tas noveda pie tā, ka šie objekti nespēja saiet kopā, tāpēc tā ir tikai šī materiāla josta ārpus Neptūna.
Atklāšana un nosaukšana:
Neilgi pēc tam, kad Tombaugh atklāja Plutonu, astronomi sāka apdomāt, vai Trans-Neptūnijas objektos ir ārējā Saules sistēma. Pirmais, kas to ieteica, bija Freckrick C. Leonard, kurš sāka domāt par “ultra-Neptūnijas ķermeņu” eksistenci ārpus Plutona, kuri vienkārši vēl nebija atklāti.
Tajā pašā gadā astronoms Armin O. Leuschner ierosināja, ka Plutons “varētu būt viens no daudzajiem ilgtermiņa planētu objektiem, kas vēl nav atklāti”. 1943. gadā Lielbritānijas astronomijas asociācijas žurnāls, Kenneth Edgeworth turpināja izskatīt šo tēmu. Pēc Edgevorta teiktā, materiāls pirmatnējā Saules miglājā ārpus Neptūna bija pārāk plaši izvietots, lai kondensētos planētās, un tāpēc drīzāk tika kondensēts neskaitāmos mazākos ķermeņos.
1951. gadā rakstā žurnālam Astrofizika, holandiešu astronoms Žerārs Kuipers spekulēja ar līdzīgu disku, kas izveidojās jau Saules sistēmas evolūcijas sākumā. Reizēm kāds no šiem objektiem varētu ieslīgt iekšējā Saules sistēmā un kļūt par komētu. Šīs “Kuipera jostas” idejai astronomiem bija jēga. Tas ne tikai palīdzēja izskaidrot, kāpēc Saules sistēmā nebija lielu planētu, bet arī ērti ietvēra noslēpumu, no kurienes nāk komētas.
1980. gadā Karaliskās astronomiskās biedrības ikmēneša paziņojumos Urugvajas astronoms Džūlio Fernandžeds sprieda, ka komētas jostai, kas atrodas no 35 līdz 50 AU, būs jāņem vērā novērotais komētu skaits.
Pēc Fernandesa darba 1988. gadā Kanādas astronomu komanda (Martina Duncana, Toma Kvina un Skota Tremaine komanda) veica vairākas datoru simulācijas un noteica, ka Oorta mākonis nespēj atspoguļot visas īslaicīgas komētas. Ar “jostu”, kā Fernándezs to aprakstīja, pievienojot formulējumus, simulācijas atbilda novērojumiem.
1987. gadā astronoms Deivids Jevits (toreiz MIT) un toreizējais doktorants Džeina Luu sāka izmantot teleskopus Kitt Peak Nacionālajā observatorijā Arizonā un Cerro Tololo Amerikas Amerikas observatorijā Čīlē, lai meklētu ārējo Saules sistēmu. 1988. gadā Jewitt pārcēlās uz Havaju Universitātes Astronomijas institūtu, un Luu vēlāk pievienojās viņam, lai strādātu Universitātes Mauna Kea observatorijā.
Pēc piecu gadu ilgas meklēšanas, 1992. gada 30. augustā, Jevits un Luu paziņoja par “Kēpera jostas objekta kandidāta atrašanu” (15760) 1992 QB1. Pēc sešiem mēnešiem viņi šajā reģionā atklāja otru objektu (181708) 1993. gada FW. Sekos vēl daudzi, daudzi citi…
Tremaine un viņa kolēģi savā 1988. gada rakstā hipotētisko reģionu ārpus Neptūna sauca par “Kuipera jostu”, acīmredzot tāpēc, ka Fernándezs sava darba sākuma teikumā izmantoja vārdus “Kuiper” un “komētas josta”. Lai gan tas joprojām ir oficiālais nosaukums, astronomi dažreiz izmanto alternatīvo vārdu Edgeworth-Kuiper josta, lai ieskaitītu Edgeworth par viņa iepriekšējo teorētisko darbu.
Tomēr daži astronomi ir aizgājuši tik tālu, ka apgalvo, ka neviens no šiem nosaukumiem nav pareizs. Piemēram, Braiens G. Marsdens - britu astronoms un ilggadējais Mazo planētu centra (MPC) direktors Hārvarda-Smitsona astrofizikas centrā - apgalvoja, ka “Ne Edgevorts, ne Kuipers nerakstīja par kaut ko attālināti, piemēram, to, ko mēs tagad redzam, bet Freds Whipple (amerikāņu astronoms, kurš nāca klajā ar “netīrās sniega pikas” komētas hipotēzi) izdarīja ”.
Turklāt Deivids Jevits komentēja, ka: "Ja kas ... Fernández gandrīz vai ir pelnījis atzinību, lai prognozētu Kuipera jostu." Diskusiju dēļ, kas saistītas ar tā vārdu, termins trans-Neptūnas objekts (TNO) objektiem jostā ir ieteikts vairākām zinātniskām grupām. Tomēr citi to uzskata par nepietiekamu, jo tas var nozīmēt jebkuru objektu, kas atrodas ārpus Neptūna orbītas, un ne tikai objektus Kuipera joslā.
Sastāvs:
Kuipera jostā ir atklāti vairāk nekā tūkstotis priekšmetu, un tiek teorēti, ka ir pat 100 000 priekšmetu, kuru diametrs pārsniedz 100 km. Ņemot vērā to mazo izmēru un ļoti lielo attālumu no Zemes, KBO ķīmisko sastāvu ir ļoti grūti noteikt.
Tomēr spektrogrāfiski pētījumi, kas veikti par reģionu kopš tā atklāšanas, parasti ir norādījuši, ka tā locekļus galvenokārt veido ledus: vieglo ogļūdeņražu (piemēram, metāna), amonjaka un ūdens ledus maisījums - sastāvs, kas viņiem ir kopīgs ar komētām. Sākotnējie pētījumi arī apstiprināja plašu krāsu diapazonu KBO, sākot no neitrālas pelēkas līdz tumši sarkanai.
Tas liek domāt, ka to virsmas sastāv no plaša savienojumu klāsta, sākot no netīriem ledus un beidzot ar ogļūdeņražiem. 1996. gadā Roberts H. Brauns et al. iegūti spektroskopiski dati par KBO 1993 SC, atklājot, ka tā virsmas sastāvs ir izteikti līdzīgs Plutona, kā arī Neptūna mēness Triton, kuram ir liels metāna ledus daudzums.
Ūdens ledus ir atklāts vairākās KBO, ieskaitot 1996 TO66, 38628 Huya un 20000 Varuna. 2004. gadā Maiks Brauns et al. noteica kristāliska ūdens ledus un amonjaka hidrāta esamību vienā no lielākajiem zināmajiem KBO, 50000 Quaoar. Abas šīs vielas būtu iznīcinātas vairāk nekā Saules sistēmas vecumā, kas liek domāt, ka Quaoar nesen tika atjaunots vai nu iekšējas tektoniskas aktivitātes, vai arī meteorīta ietekmes rezultātā.
Plutona uzņēmuma uzturēšana Kuipera jostā ir daudzi citi pieminēšanas vērti objekti. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus un Eris ir jostas lieli ledaini ķermeni. Vairākiem no viņiem pat ir savi pavadoņi. Tie visi ir ārkārtīgi tālu, un tomēr ļoti sasniedzami.
Izpēte:
2006. gada 19. janvārī NASA uzsāka Jauni horizonti kosmosa zonde, lai izpētītu Plutonu, tā pavadoņus un vienu vai divus citus Kuipera jostas objektus. Sākot ar 2015. gada 15. janvāri, kosmosa kuģis sāka tuvoties punduru planētai, un ir paredzēts, ka tas veiks lidojumu līdz 2015. gada 14. jūlijam. Kad tas sasniegs šo teritoriju, astronomi sagaida arī vairākas interesantas Kuipera jostas fotogrāfijas.
Vēl aizraujošāks ir fakts, ka citu Saules sistēmu apsekojumi liecina, ka mūsu Saules sistēma nav unikāla. Kopš 2006. gada ap deviņām citām zvaigžņu sistēmām ir atklātas citas “Kuipera jostas” (t.i., ledus gružu jostas). Šķiet, ka tās iedala divās kategorijās: platas jostas ar rādiusu virs 50 AU un šauras jostas (piemēram, mūsu pašu Kuipera josta) ar rādiusu no 20 līdz 30 AU un ar samērā asām robežām.
Saskaņā ar infrasarkano staru aptaujām tiek uzskatīts, ka aptuveni 15-20% saules tipa zvaigžņu ir masīvas Kuipera jostas veida struktūras. Liekas, ka vairums no tiem ir diezgan jauni, bet tiek vērtēts, ka divu zvaigžņu sistēmas - HD 139664 un HD 53143, kuras 2006. gadā novēroja Habla kosmiskais teleskops - ir 300 miljoni gadu vecas.
Plašs un neizpētīts Kuipera josta ir daudzu komētu avots, un tiek uzskatīts, ka tas ir visu periodisko vai īslaicīgo komētu (t.i., to, kuru orbītas ilgums ir 200 gadi vai mazāk), sākumpunkts. Visslavenākā no tām ir Halley’s Comet, kas darbojas jau pēdējos 16 000–200 000 gadus.
Kuipera jostas nākotne:
Sākotnēji prātojot par priekšmetu jostas esamību ārpus Neptūna, Kuipers norādīja, ka šāda josta, iespējams, vairs neeksistē. Protams, sekojošie atklājumi ir pierādījuši, ka tas ir nepareizi. Bet viena lieta, kurai Kuiperam noteikti bija taisnība, bija ideja, ka šie Trans-Neptūna objekti nebūs mūžīgi. Kā skaidro Maiks Brauns:
Mēs to saucam par jostu, bet tā ir ļoti plaša josta. Tas ir kaut kas līdzīgs 45 grādu leņķim debesīs - šis lielais materiāla vāls, ko nupat iekļāva Neptūns. Mūsdienās tā vietā, lai izveidotu lielāku un lielāku ķermeni, viņi vienkārši saduras un lēnām slīpējas putekļos. Ja mēs atgriezīsimies vēl simts miljonu gadu laikā, tad Kuipera jostas vairs nebūs.
Ņemot vērā atklāšanas potenciālu un to, kas tuvplānā varētu mums iemācīt mūsu Saules sistēmas agrīno vēsturi, daudzi zinātnieki un astronomi ar nepacietību gaida dienu, kad mēs varam sīkāk izpētīt Kuipera jostu. Šeit ir cerība, ka Jauni horizonti misija ir tikai sākums nākamajām desmitgadēm šajā noslēpumainajā reģionā!
Mums ir daudz interesantu rakstu šeit Space Magazine par tēmu Ārējā Saules sistēma un Trans-Neptunion objekti (TNO).
Un noteikti apskatiet šo rakstu par planētu Erisu, jaunāko punduru planētu un lielāko atklāto TNO.
Un astronomi sagaida, ka mūsu Saules sistēmā tiks atklātas vēl divas lielas planētas.
Kosmosa žurnālam ir arī pilna garuma intervija ar Maiku Braunu no Kaltehas.
Podcast (audio): lejupielāde (ilgums: 4:28 - 4,1 MB)
Abonēt: Apple Podcast | Android | RSS
Podcast (video): lejupielāde (82,7 MB)
Abonēt: Apple Podcast | Android | RSS
