«Поставщик» комет и астероидов: самое интересное и загадочное о поясе Койпера
Пояс Койпера — малоизученная территория за орбитой последней планеты, вращающейся вокруг Солнца. Там царят холод и непроглядная тьма, и именно оттуда появляется большинство комет и астероидов. По мнению ученых, тщательное изучение пояса Койпера может пролить свет на происхождение Солнечной системы.
Что представляет собой пояс Койпера
Поясом Койпера (или поясом Эджворта-Койпера) именуется часть пространства за орбитой восьмой планеты от Солнца — Нептуна. Пояс Койпера имеет форму выпуклого кольца (по сути, он выглядит как гигантский бублик), и его, по мнению изыскателей, могут наполнять миллионы ледяных космических тел — вещества, оставшегося после появления Солнечной системы. В это число входят также Плутон и три другие, ныне уже обнаруженные, планеты-«карлики», а также астероид Аррокот, кометы и др.
Пояс Койпера в два десятка раз пространнее и в пару сотен раз тяжелее астероидного пояса между Марсом и Юпитером — его масса насчитывает, по различным данным, от двух до десяти процентов от массы земного шара. Все тела в пределах пояса Койпера являются «объектами пояса Койпера» (ОПК) или «транснептуновыми объектами» (ТНО) — то есть, расположенными за орбитой Нептуна.
Территория пояса Койпера начинается от орбиты Нептуна, примерно в 30 а.е. (астрономическая единица, ее значение — около 150 млн км) от Солнца, и распространяется еще на 25 а.е., опоясывая, таким образом, Солнечную систему на расстоянии в 55 а.е. от ее центральной звезды.
Пояс Койпера можно назвать основным «импортером» комет и астероидов, наряду с еще одним скопищем ледяных космических тел — Облаком Оорта.
Кто стал первооткрывателем пояса Койпера
Несмотря на то, что зона с небесными телами за орбитой Нептуна названа по фамилии известного датского астронома Джерарда Койпера (1905-1973 гг.), открыта она была другими людьми. Первым о возможном наличии подобного «накопителя» ледяных объектов за орбитой Нептуна заговорил американский астроном Фредерик Леонард (1896 – 1960 гг.), который после обнаружения Плутона в 1930 году заявил:
«Нельзя ли предположить, что Плутон — лишь первое из серии тел за орбитой Нептуна, которые еще ожидают своего открытия и в конечном счете будут обнаружены?»
В 1943 году астроном из Ирландии Кеннет Эджворт (1980-1972 гг.) рассудил, что разбросанные за границей орбиты Нептуна фрагменты вещества способны «комплектоваться» в небольшие, по сравнению с планетами, тела во внешней области Солнечной системы. Периодически какие-то из этих тел попадают во внутреннюю Солнечную систему в виде комет. Благодаря этой гипотезе пояс Койпера стали называть также поясом Эджворта-Койпера.
В 1987 году астроном из Технологического института в штате Массачусетс (США) Дэвид Джуитт задумался о более тщательном изучении пространства за орбитой Нептуна и занялся соответствующими исследованиями вместе со своей коллегой — аспиранткой Джейн Лу. Они использовали в своей работе телескопы обсерваторий Китт-Пик (штат Аризона, США) и Сьерро-Тололо (Чили), а с 1988 года продолжили изыскания уже на базе Астрономического института Гавайского университета. Наконец, 30 августа 1992 года ученые сообщили о своем открытии.
Откуда взялся пояс Койпера
Примерно за 4,6 млрд лет до наших дней из газопылевого облака (солнечной туманности) возникла наша Солнечная система. Большая часть «строительного материала» из газа и пыли была израсходована на Солнце и планеты, а то вещество, что осталось не у дел, «плавает» в пространстве в виде небольших фрагментов — ледяных тел.
Сегодня никто из исследователей космоса не может с определенностью сказать, как именно сформировался пояс Койпера, а также точно обозначить его состав и структуру. Предполагается, что именно здесь сконцентрированы объекты, оказавшиеся «невостребованными» после зарождения Солнечной системы. А объединиться в новую планету им не дает гравитационное притяжение Нептуна.
По сценарию динамического развития Солнечной системы (модели Ниццы), пояс Койпера изначально мог базироваться намного ближе к Солнцу, но гравитационное притяжение при активном перемещении Урана и Нептуна в направлении от центра Солнечной системы, скорее всего, попросту увлекло за собой основную часть ледяных объектов и переместило их туда, где они расположены теперь.
Какие объекты входят в пояс Койпера
К настоящему времени известно о более чем двух тысячах объектов пояса Койпера — значительную долю из них образуют глыбы из замерзшего метана, аммиака и воды. Диапазон разброса размеров ОПК — от нескольких метров до пары тысяч километров в диаметре и даже больше.
А еще в поясе Койпера имеется немало двойных систем — когда два объекта вращаются вокруг одного центра. Например, таковую представляет собой система Плутон-Харон. Кстати, первым обнаруженным объектом пояса Койпера стал именно Плутон — его открыл в 30-е годы XX века американский астроном Клайд Томбо (1906–1997 гг.). Поначалу Плутон считали еще одной планетой в Солнечной системе, 9-ой по счету. Однако впоследствии было решено все же не включать его в число «полноценных» планет.
Сколько всего планет в поясе Койпера
В поясе Койпера нет планет, и причина тому — гравитация Нептуна. Есть там только четыре планеты-«карлика», которые являются наиболее масштабным объектами в этой области:
Плутон — 2376 км;
Эрида — 2326 км;
Макемаке — 1430 км;
Хаумеа — 1632 км.
Все они имеют собственные спутники, а Хаумеа обзавелась даже кольцом. Также в поясе Койпера есть еще несколько объектов, которые могут претендовать на внесение их в реестр карликовых планет. В их числе — Орк, Седна, Квавар, Гунгун. Из всех «кандидатов» на почетное звание карликовой планеты собственными спутниками обладают лишь два последних из перечисленных.
Какой самый большой объект в поясе Койпера
Крупнейшим объектом пояса Койпера по праву считается ледяная карликовая планета Плутон, габариты которой, как это уже было сказано выше, составляют 2376 км. В перечне всех объектов, оборачивающихся вокруг Солнца, Плутон занимает 10-ое место по массе, без учета спутников. Примечательно, что на 9-ом месте рейтинга расположилась карликовая планета Эрида, которая хоть и меньше Плутона, но тяжелее его.
Пояс Койпера и Девятая планета
Исследующие пояс Койпера ученые пришли к выводу, что на приличном отдалении от орбиты Плутона теоретически должна быть еще одна, уже настоящая, 9-я по счету планета размером примерно с Нептун. В 2016 году американские исследователи в ходе наблюдения за ОПК обнаружили, что орбиты некоторых объектов распределяются несколько необычным образом.
В итоге исследователи предположили, что «аномальность» расположения орбит этих небесных тел можно объяснить наличием некоей неизвестной планеты с массой, в 5-10 раз превышающей земную, и периодом обращения примерно в 10 тыс. земных лет. Этот до сих пор не обнаруженный объект пояса Койпера получил условное название «Девятая планета», его поиски продолжаются.
«Сама идея, что в Солнечной системе может существовать еще одна планета, довольно старая. Ее сформулировали, может быть, лет сто назад, но для проверки не хватало информации. Сто лет назад телескопы были примитивными, и только сейчас наши технические возможности позволяют накапливать такое количество данных о звездном небе, чтобы искать далекие объекты. С другой стороны, мы просто знали, где искать, так как проверяли конкретные данные о необычном поведении объектов в поясе Койпера. Математические расчеты показали неожиданные результаты: далеко за пределами орбиты Нептуна существует дополнительная массивная планета, которую мы не видим. Так что можно с уверенностью говорить о том, что наши знания о Солнечной системе далеко не полны», — рассказал в интервью журналу «Огонек» астрофизик, американец с русскими корнями Константин Батыгин.
Какие космические аппараты посещали пояс Койпера
Самым первым земным летательным аппаратом, хотя и незапланированно, но добравшимся до пояса Койпера, стал зонд НАСА «Пионер-10» (Pioneer 10), запущенный в марте 1972 года с целью изучения Юпитера. Спустя 11 лет после отправления с Земли он пересек орбиту Нептуна и оказался в поясе Койпера. Однако в его задачи не входило изучение этой области Солнечной системы.
Следующим (и последним) космическим аппаратом, который смог побывать в поясе Койпера, была автоматическая межпланетная станция НАСА «Новые горизонты» (New Horizons). Аппарат стартовал в 2006 году, к 2015 году добрался до Плутона, после чего исследовал астероид Аррокот.
Больше к поясу Койпера никакие исследовательские аппараты не летали, и в настоящее время такие миссии не планируются, хотя ученые допускают возможность запуска исследовательского зонда к планетам-«карликам» Макемаке и Хаумеа.
Сколько времени занимает полет от Земли до пояса Койпера
Чтобы попасть к Плутону, американской межпланетной станции New Horizons пришлось затратить более девяти лет — при том, что аппарат перемещался в пространстве со скоростью порядка 58,6 тысячи километров в час. Всего станция, которая на момент запуска была самым «быстроходным» и современным космическим аппаратом, преодолела расстояние примерно в пять миллиардов километров.
Чем пояс Койпера отличается от Облака Оорта
Аналогично поясу Койпера, названному по имени известного астронома прошлого столетия, Облако Оорта получило свое обозначение в честь нидерландского астронома Яна Оорта (1900-1992 гг.). И первая, и вторая области заполнены ледяными объектами и кометами, и обе они окружают Солнечную систему. Только пояс Койпера по форме «бубликообразный», а Облако Оорта — окутывает Солнечную систему наподобие сферы.
Пояс Койпера расположен ближе к Солнцу, чем Облако Оорта, находящееся примерно в 50-100 тысячах а.е. от центра нашей Солнечной системы. Кроме того, Облако Оорта значительно превосходит пояс Койпера по габаритам. Наконец, если в первом регионе могут находиться сотни тысяч объектов размером свыше 100 км и примерно 1 трлн и более комет, то во втором ученые предполагают наличие свыше 1 трлн ледяных тел.
И пояс Койпера, и Облако Оорта считаются основными поставщиками комет. Но только в первом случае внутрь Солнечной системы залетают кометы с периодом обращения менее 200 лет (короткопериодические), а во втором — кометы с периодом обращения свыше 200 лет (долгопериодические).
Интересные факты о поясе Койпера
В заключение предлагаем вашему вниманию еще три интересных факта про пояс Койпера и населяющие его ледяные объекты.
На некоторых карликовых планетах пояса Койпера настолько тонкая атмосфера, что она разрушается, когда эти небесные тела отдаляются от Солнца на максимальное расстояние.
На объектах пояса Койпера не было обнаружено ни малейших признаков того, что там могла бы когда-то существовать жизнь.
Масса объектов пояса Койпера постепенно уменьшается. Ученые предполагают, что ОПК в этом регионе, регулярно сталкиваясь друг с другом, со временем разрушаются, поэтому пояс Койпера в отдаленном будущем может окончательно исчезнуть.
Ранее Pro Космос собрал интересные факты о Юпитере, которого называют защитником Солнечной системы за его необъятные габариты и уникальные физические свойства. Как эта планета в прошлом могла стать звездой, почему посадка на Юпитер невозможна и какова его самая загадочная зона, читайте в нашем материале.
