Строение и жизнь вселенной. облако оорта и пояс койпера

Три вида планет

Великое планетографическое открытие — обнаружение внешнего пояса астероидов, расположенного за орбитой Нептуна, — существенно изменило представление о Солнечной системе. В масштабах нашей планеты такому событию соответствовало бы открытие неизвестного ранее материка. Возник новый взгляд на структуру планетной системы, которая до этого представлялась не вполне стройной, поскольку в ней имелась «странная» планета — самая дальняя, девятая по счету от Солнца, — Плутон. Она не вписывалась в закономерное чередование восьми предыдущих планет. Четыре ближайшие к Солнцу планеты (Меркурий, Венера, Земля и Марс) относятся к так называемому земному типу — они сравнительно небольшие, но «тяжелые», сложены преимущественно из каменных пород, а у некоторых имеется даже железное ядро. Следующие четыре планеты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) называются планетами-гигантами — они очень большие, в несколько раз крупнее Земли, и «легкие», состоящие главным образом из газов. Еще дальше находится Плутон, не похожий на планеты первой и второй групп. Он существенно меньше Луны и состоит преимущественно изо льда (см. «ВС», январь 2006). Отличается Плутон и характером движения: если первые восемь планет перемещаются вокруг Солнца по почти круговым орбитам, расположенным в одной плоскости, то у этой планеты орбита очень вытянутая и сильно наклонена.

Так и был бы Плутон «изгоем» Солнечной системы, если бы в последние пять лет ему не подобралась достойная компания: совершенно новый, третий, тип планетных тел — ледяные планетоиды. В результате он стал всего лишь одним из объектов внешнего пояса астероидов. Таким образом, внутренний, или главный, пояс астероидов, расположенный между Марсом и Юпитером, перестал быть уникальным образованием и у него появился «ледяной брат», так называемый пояс Койпера. Такая структура Солнечной системы неплохо согласуется с современными представлениями о формировании планет из протопланетного облака вещества. В наиболее жаркой области близ Солнца остались тугоплавкие материалы — металлы и каменные породы, из которых образовались планеты земного типа. Газы улетучились в более прохладную, удаленную область, где и сконденсировались в планеты-гиганты. Часть газов, которые оказались на самом краю, в наиболее холодной области, превратилась в лед, сформировав множество крошечных планетоидов, поскольку вещества на окраине протопланетного облака оказалось мало. Кроме планет из этого облака образовались кометы, чьи траектории пронизывают все три области, а также спутники, обращающиеся вокруг планет, космическая пыль и мелкие камни — обломки астероидов, бороздящие безвоздушное пространство и иногда падающие на Землю в виде метеоритов.

Орбиты

Орбиты большинства кьюбивано по своим характеристикам занимают промежуточное положение между орбитальным резонансом 2:3 с Нептуном, характерным для плутино, и резонансом 1:2. Типичный кьюбивано, Квавар, обладает практически круговой орбитой, близкой к плоскости эклиптики. Плутино же движутся по более эксцентрическим орбитам, некоторые из них в перигелии оказываются ближе к Солнцу, чем Нептун.

Большинство объектов (так называемая «холодная популяция») имеет малые углы наклона и близкие к круговым орбиты. Меньшая часть («горячая популяция») характеризуется больши́ми углами наклона и орбитами с бо́льшим эксцентриситетом.

Согласно результатам проекта Глубокий обзор эклиптики, имеется следующее распределение этих двух популяций: одна с наклонением в среднем 4,6° (называемая Центральной) и другая с наклонениями, достигающими и превосходящими 30° (Гало).

Распределение

Этот график показывает распределение кьюбивано и плутино. Гистограммы показывают распределение наклонений орбит, эксцентриситетов и больших полуосей орбит. Вставки слева показывают сравнение населённости кьюбивано и плутино в зависимости от эксцентриситета и наклонения орбит.

Подавляющее большинство объектов пояса Койпера (более двух третей) имеют наклонения менее 5° и эксцентриситеты менее 0,1. Большие полуоси их орбит тяготеют к середине основного облака; вероятно, мелкие объекты, расположенные близко к границе резонансов, были или пойманы в резонанс, или их орбиты изменились под действием тяготения Нептуна.

Вид с полюса и со стороны эклиптики орбит классических объектов (синие), плутино (красные) и Нептуна (жёлтый).

Если сравнить эксцентриситеты орбит кьюбивано и плутино, можно увидеть, что кьюбивано формируют ровное «облако» за орбитой Нептуна, в то время как плутино приближаются или даже пересекают орбиту Нептуна. Если сравнить наклоны орбит, «горячие» кьюбивано могут быть легко определены по высоким углам наклона, в то время как наклоны орбит плутино, как правило, составляют менее 20°.

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.

См. также

Охота за планетой X

Дмитрий Вибе • Библиотека • «Популярная механика» №5, 2016

«На кончике пера» открыта трансплутоновая планета размером с Нептун

21.01.2016 • Максим Борисов • Новости науки

«Как я убил Плутон». Глава из книги

2011 • Майк Браун • Книжный клуб • Главы

«Математика космоса». Глава из книги

2018 • Иэн Стюарт • Книжный клуб • Главы

Астероиды — источники опасности и объекты исследований

Натан Эйсмонт • Библиотека • «Наука и жизнь» №1, 2015

«Новые горизонты»: в ожидании второго открытия системы Плутона

Артём Новичонок • Библиотека • «Троицкий вариант» №12, 2015

Постфактум: всё о Плутоне и миссии «Новые горизонты»

Алексей Паевский • Библиотека • «Популярная механика» №9, 2015

Открытие новых планет

12.06.2009 • Владимир Сурдин • Видеотека

Новооткрытый седноид 2015 TG₃₈₇ прилетел из внутреннего облака Оорта

19.10.2018 • Кирилл Власов • Новости науки

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.

Его открыли, потому что очень этого хотели

Строение Солнечной системы

Астрономы только предполагали наличие объектов за Плутоном. Споры велись весь двадцатый век. В 1943 г. Кеннет Эджворт выдвинул гипотезу, что кометы, посещающие Солнечную систему, это небесные тела, проживающие за её внешней границей. По неизвестным причинам они покидают привычные места и путешествуют ближе к Солнцу. Своё имя Пояс Койпера получил от Джерарда Койпера. Астроном говорил о возможности наличия диска из множества ледяных тел, но считал влияние Плутона достаточно сильным. Предполагал, что Плутон рассеял тела к далёкому облаку Оорта.

По мере того, как учёные обнаруживали на орбитах Урана, Сатурна, Нептуна ледяные планетоиды, гипотеза об огромном скоплении таких тел крепла и ждала своего подтверждения. Доказательство нашли Девид Джуит и Джейн Лу. Пять лет фотографировали и изучали кажущуюся пустоту. В августе 1992 года они увидели первый объект пояса Койпера, затем, через шесть месяцев, второй объект. Сейчас, в ходе исследования известных тел, продолжают открывать всё новые и новые объекты.

Где он находится?

Как мы уже упоминали, пояс Койпера расположен во внешней области Солнечной системы, которая является орбитой Плутона. Это один из крупнейших регионов Солнечной системы. Ближайший край пояса Койпера находится на орбите Нептуна, около 30 а.е. (АЕ — астрономическая единица расстояния, равная 150 миллионам километров, что примерно равно расстоянию между Землей и Солнцем), а пояс Койпера находится примерно в 50 а.е. от Солнца.

Он частично перекрывает пояс Койпера и расширяет область, называемую Диском рассеяния, которая простирается на расстоянии 1000 а.е. от Солнца. Пояс Койпера не следует путать с облаком Оорта. Облако Оорта находится в самой дальней части Солнечной системы, в самой дальней области, на расстоянии от 2000 до 5000 а.е. от Солнца.

Он также состоит из замороженных объектов, таких как пояс Койпера, имеющий форму сферы. Он похож на большую оболочку, в которой находится Солнце, а также все планеты и небесные тела, составляющие солнечную систему, включая пояс Койпера. Хотя его существование было предсказано, оно не наблюдалось напрямую.

Я надеюсь, что с помощью этой информации вы заявили, что такое пояс Койпера, отличия от облака Оорта и узнали больше о нашей Вселенной.

Крупнейшие объекты пояса Койпера[]

Сравнительные размеры крупнейших ТНО и Земли.Изображения объектов — ссылки на статьи.

Номер	Название	Экваториальныйдиаметр (км)	Большая полуось,а. е.	Перигелий,а. е.	Афелий,а. е.	Период обращениявокруг Солнца (лет)	Открыт	Примечания
136199	Эрида	2330+10/₋₁₀.	67,84	38,16	97,52	559	i
134340	Плутон	2390	39,45	29,57	49,32	248	i
136472	Макемаке	1500 +400/₋₂₀₀	45,48	38,22	52,75	307	i
136108	Хаумеа	~1500	43,19	34,83	51,55	284	i
134340 I	Харон	1207 ± 3	39,45	29,57	49,32	248
225088	2007 OR₁₀	875-1400	67,3	33,6	101,0	553	i
50000	Квавар	~1100	43,61	41,93	45,29	288	i
90482	Орк	946,3 +74,1/_−72,3	39,22	30,39	48,05	246	i	Плутино
55565	2002 AW₁₉₇	940	47,1	41,0	53,3	323	i
20000	Варуна	874	42,80	40,48	45,13	280	i
28978	Иксион	< 822	39,70	30,04	49,36	250	i	Плутино
55637	2002 UX₂₅	681 +116/₋₁₁₄	42,6	36,7	48,6	278	i

Карликовые планеты

Мы не можем покинуть пояс Койпера, не отметив пару объектов, найденных за пределами орбиты Нептуна. Один из них — это Эрида, превышающая Плутон по размеру и относящаяся к объектам рассеянного диска. Открытая в 2005 году астрономом Майком Брауном и его командой в Паломарской обсерватории, карликовая планета поначалу была названа Зеной (Ксеной) в честь телевизионного персонажа. В настоящий момент Эрида находится на расстоянии порядка 97 а. е. от Солнца, далеко за пределами пояса Койпера, и является самым удаленным из известных нам объектов Солнечной системы. Почти дюжина планетоподобных объектов была найдена в поясе Койпера, и астрономы надеются найти больше. Есть предположения и насчет того, что в неизученных пока пределах за «границами» пояса Койпера существует девятая планета, которая в десять раз массивнее Земли.

Плутоид Эрида в представлении художника.

Другим странным открытием была карликовая планета Седна. Она обнаружена в 2003 году командой Брауна: она меньше Плутона, но имеет очень необычную орбиту. Седна находится ныне на расстоянии 88 а. е. от Солнца и никогда не подходит к нему ближе 76 а. е. То есть она сильно выходит за пределы и пояса Койпера, и планетной системы. Астрономы оценили, что ее максимальное удаление от Солнца может составлять поразительные 975 а. е. Так далеко мы еще не заглядывали. Планов посылать космический аппарат к Седне нет, но, согласно оценкам, спутнику потребуется свыше 25 лет, даже чтобы достичь точки ее максимального сближения с Солнцем. Выдающееся удаление Седны от Солнца навело Брауна на мысль, что она может быть вовсе не объектом рассеянного диска, а первым «жителем» облака Оорта. И это подводит нас к заключительной части нашей истории.

Плутоид Седна в поясе Койпера. Солнце (яркая звезда) и гипотетический спутник Седны, наличие которого предполагалось в момент обнаружения плутоида, но не было подтверждено. Седна красноватого цвета, такой мы видим ее в телескоп.

Происхождение Кента́вров

Орбиты кента́вров порой становятся нестабильными, иными словами, считается, что эти тела не могут
задерживаться в сфере влияния гигантских планет более, чем на несколько миллионов лет, после чего бывают выброшены из Солнечной системы или переходят на
менее отдалённые орбиты. Поэтому эти объекты не могли образоваться в областях, где они сегодня наблюдаются, а, видимо, возникли дальше, внутри полосы́ Э-К.
Кента́вры могли бы стать первыми среди новой категории объектов, определяемых как «переходные кометы» типа Хирона, имеющими небольшую и стабильную голову.
Образовавшись в полосе Э-К, они были пойманы гигантскими планетами и перемещены́ к менее отдаленным областям Солнечной системы Астрономы начинают
задаваться вопросом: является ли полоса Э-К местом обитания коме́т с коротким периодом или там также возникают и объекты других типов? Пытаясь найти на него
ответ, они исследуют Плутон, его спутник Харон и Тритон — спутник Непту́на. Эти 3 тела очень схожи между собой и сильно отличаются от своих «соседей». У них
гораздо бо́льшая в сравнении с планетами-гигантами плотность и особые орбитальные параметры. Кроме того, движение Плуто́на синхронно движению Непту́на в соотношении
3/2. Это означает, что пока Плутон дважды обходит свою орбиту вокруг Солнца, Нептун проходит по своей три раза. Возможно, эти три тела — последние уцелевшие
небесные объекты, происходящие из многочисленной совокупности тел сходного типа, находящихся под влиянием сил притяжения Непту́на, который, с одной стороны,
обзавелся собственным спутником — Трито́ном, а с другой — «стабилизировал» синхронность орбит системы Плутон — Харо́н, предотвратив, таким образом, их
возможные столкновения с планетами-гигантами. Интересно знать, что орбита Плуто́на пересекается с орбитой Непту́на, то есть первый иногда оказывается ближе
к Солнцу, чем второй. Тем не менее синхронность орбит предотвращает их столкновение.

Примечания[]

Alan Stern (1997). «Collisional Erosion in the Primordial Edgeworth-Kuiper Belt and the Generation of the 30–50 AU Kuiper Gap». The Astrophysical Journal 490 (2): 879–882. doi:10.1086/304912.
Audrey Delsanti and David Jewitt. The Solar System Beyond The Planets. Institute for Astronomy, University of Hawaii. Проверено 9 марта 2007. Архивировано из первоисточника 25 сентября 2007.
Krasinsky, G. A.; Pitjeva, E. V.; Vasilyev, M. V.; Yagudina, E. I. (July 2002). «Hidden Mass in the Asteroid Belt». Icarus 158 (1): 98–105. doi:10.1006/icar.2002.6837.
Johnson, Torrence V.; and Lunine, Jonathan I.; Saturn’s moon Phoebe as a captured body from the outer Solar System, Nature, Vol. 435, pp. 69-71
Craig B. Agnor & Douglas P. Hamilton. Neptune’s capture of its moon Triton in a binary-planet gravitational encounter. Nature (2006). Проверено 20 июня 2006. Архивировано из первоисточника 21 июня 2007.
↑ David Jewitt, Jane Luu. Discovery of the candidate Kuiper belt object 1992 QB1. Nature (1992). Проверено 20 июня 2007. Архивировано из первоисточника 4 июля 2012.
David Jewitt. Kuiper Belt Page. Проверено 15 октября 2007. Архивировано из первоисточника 4 июля 2012.
↑ Harold F. Levison, Luke Donnes (2007). «Comet Populations and Cometary Dynamics». in Lucy Ann Adams McFadden, Paul Robert Weissman, Torrence V. Johnson. Encyclopedia of the Solar System (2nd ed.). Amsterdam; Boston: Academic Press. pp. 575–588. ISBN .
Gérard FAURE. DESCRIPTION OF THE SYSTEM OF ASTEROIDS AS OF MAY 20, 2004 (2004). Проверено 1 июня 2007. Архивировано из первоисточника 29 мая 2007.
What is improper about the term «Kuiper belt»? (or, Why name a thing after a man who didn’t believe its existence?). International Comet Quarterly. Проверено 24 октября 2010. Архивировано из первоисточника 4 июля 2012.
Davies, John. Beyond Pluto: Exploring the outer limits of the solar system. — Cambridge University Press, 2001. — P. xii. (см. ISBN )
Davies, p. 2
↑ David Jewitt. WHY «KUIPER» BELT?. University of Hawaii. Проверено 14 июня 2007. Архивировано из первоисточника 4 июля 2012.
↑ Davies, p. 14
FOR A COMET BELT BEYOND NEPTUNE
BY FRED L. WHIPPLE. EVIDENCE FOR A COMET BELT BEYOND NEPTUNE. SMITHSONIAN ASTROPHYSICAL OBSERVATORY AND HARVARD COLLEGE OBSERVATORY (1964). Проверено 20 июня 2007. Архивировано из первоисточника 4 июля 2012.
CT Kowal, W Liller, BG Marsden. The discovery and orbit of /2060/ Chiron. Hale Observatories, Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics (1977). Архивировано из первоисточника 4 июля 2012.
Фол
Horner, J.; Evans, N.W.; Bailey, M. E. (2004). «Simulations of the Population of Centaurs I: The Bulk Statistics». The Journal of Business. arΧiv:astro-ph/0407400. Retrieved on 2008-09-22.
Davies p. 38
David Jewitt (2002). «From Kuiper Belt Object to Cometary Nucleus: The Missing Ultrared Matter». The Astronomical Journal 123 (2): 1039–1049. doi:10.1086/338692.
Oort, J. H., The structure of the cloud of comets surrounding the Solar System and a hypothesis concerning its origin, Bull. Astron. Inst. Neth., 11, p. 91-110 (1950) Text at Harvard server (PDF)
Davies p. 39
M. Duncan, T. Quinn, and S. Tremaine. The origin of short-period comets. The Astrophysical Journal (1988). Проверено 20 июня 2007. Архивировано из первоисточника 4 июля 2012.
Davies p. 191
↑ Davies p. 50
Davies p. 51
Davies pp. 52, 54, 56
Davies pp. 57, 62
Davies p. 65
Davies p. 199
↑ Elkins-Tanton L. T. Uranus, Neptune, Pluto, and the Outer Solar System. — New York: Chelsea House, 2006. — P. 127. — (The Solar System). — ISBN 0-8160-5197-6. (см. ISBN )
Elkins-Tanton L. T. Uranus, Neptune, Pluto, and the Outer Solar System. — New York: Chelsea House, 2006. — P. 131. — (The Solar System). — ISBN 0-8160-5197-6. (см. ISBN )
Elkins-Tanton L. T. Uranus, Neptune, Pluto, and the Outer Solar System. — New York: Chelsea House, 2006. — P. 126. — (The Solar System). — ISBN 0-8160-5197-6. (см. ISBN )
Эрида оказалась не больше Плутона
Возможно, относится к объектам рассеянного диска.
D. R. Williams. Pluto Fact Sheet. NASA (7 September 2006). Проверено 24 марта 2007. Архивировано из первоисточника 21 августа 2011.
↑ Плутон и Харон образуют двойную систему.
↑ J. Stansberry, W. Grundy, M. Brown, et al. (February 2007). «Physical Properties of Kuiper Belt and Centaur Objects: Constraints from Spitzer Space Telescope». The Solar System beyond Neptune. University of Arizona Press. arΧiv:astro-ph/0702538. Retrieved on 2008-08-04.
О полемике по поводу даты открытия см. en:Controversy over the discovery of Haumea
B. Sicardy et al (2006). «Charon’s size and an upper limit on its atmosphere from a stellar occultation«. Nature 439: 52.
↑ Wm. Robert Johnston. TNO/Centaur diameters and albedos. Архивировано из первоисточника 8 февраля 2012.

Размер и расстояние

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.

Пояс Койпера и Девятая планета

Изучение объектов пояса Койпера привело к возникновению новой интересной гипотезы. Астрономы Константин Батыгин и Майк Браун наблюдали несколько ОПК и заметили странную аномалию в распределении их орбит. В 2016 году ученые представили свою теорию: уникальность орбит этих объектов можно объяснить гравитационным влиянием неизвестной планеты, расположенной далеко за орбитой Плутона! Гипотетическая планета размером с Нептун получила прозвище “Девятая планета”. По расчетам, она может иметь массу в пять-десять раз больше земной и период обращения около 10 000 земных лет. Девятая планета до сих пор не обнаружена, но астрономы не сдаются и продолжают поиски.

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 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.

Какие космические аппараты посещали пояс Койпера?

Единственный космический аппарат, исследовавший объекты пояса Койпера с близкого расстояния, — это межпланетная станция “Новые горизонты” НАСА. Она была запущена в 2006 году и пролетела мимо Плутона в 2015 году. Затем, в 2019 году, станция изучила еще один ОПК под названием Аррокот — он стал самым далеким объектом Солнечной системы, который когда-либо посещал космический аппарат. Сейчас команда миссии “Новые горизонты” ищет новый объект для исследования.

К сожалению, сейчас нет запланированных миссий к поясу Койпера. Тем не менее ученые рассматривают возможность отправки космических аппаратов к еще не изученным объектам пояса, таким как Макемаке и Хаумеа.

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 1025 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.

Что из себя представляет облако?

Общий вид

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. (астрономических единиц), 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.

Исторический пролет

Историческое событие состоялось 14 июля 2015 года. В тот день New Horizons прошел на расстоянии 12,5 тыс. км от поверхности Плутона и в 28,8 тыс. км от Харона. После получения подтверждения того, что аппарат успешно пережил сближение и выполнил все необходимые измерения, начался длительный период ретрансляции собранных во время пролета данных. Она завершилась лишь в конце октября 2016 г. Столь значительный срок объясняется как большим расстоянием между зондом и Землей (оно составляло порядка 5 млрд км), так и техническими ограничениями бортовой аппаратуры, в том числе и возможностями передатчика.

В любом случае, ожидание оказалось вознаграждено с лихвой. До визита New Horizons к Плутону считалось, что он напоминает Тритон. Но уже первые фотографии показали, что это не так. Главной отличительной особенностью карликовой планеты является «сердце» — огромный регион характерной формы поперечником в 2300 км. Его западная часть (Равнина Спутника) представляет особой одну из наиболее удивительных формаций во всей Солнечной системе. Она покрыта гладким азотным льдом, на котором нет ни одного ударного кратера, что говорит о ее исключительной молодости. По краям Равнина Спутника обрамлена горами, состоящими из водяного льда (при температурах на поверхности Плутона он фактически играет роль скалистых пород).

По мнению исследователей, Равнина Спутника представляет собой огромный ударный кратер, постепенно заполнившийся азотом и другими замерзшими летучими веществами. Снимки New Horizons демонстрируют, что этот регион покрыт своего рода плитами, состоящими из азотного льда. Предполагается, что азот под ними находится в жидком состоянии. Когда он выходит на поверхность, то замерзает и образует новые плиты. Со временем они «подныривают» под другие, погружаются, тают, после чего процесс повторяется. Таким образом, весь этот регион представляет собой нечто вроде гигантской «лава-лампы», обеспечивающей постоянное обновление поверхности.

Другой удивительный факт заключается в том, что по Равнине Спутника плавают самые настоящие «айсберги» — блоки водяного льда, которые периодически откалываются от окружающих ее гор. Правда, скорость их движения невелика и составляет всего несколько сантиметров в год.

Но Равнина Спутника является далеко не единственной достопримечательностью карликовой планеты. New Horizons также смог сфотографировать необычные «зазубренные» участки, покрытые характерными ледяными образованиями, внешне похожими на лезвия (иглы). Их высота достигает 500 м. Обычно они расположены рядами с интервалом в 3-5 км. Эти иглы образуются при вымерзании метана из плутонианской атмосферы.

На Плутоне также имеются высокогорные и сильно кратерированные регионы. Снимки New Horizons показали, что их наиболее высокие участки покрыты метановым снегом, в то время как в низинах находятся толины — смесь сложных органических молекул, формирующихся в азотно-метановой атмосфере под воздействием солнечного излучения.

Были собраны ценные данные и о газовой оболочке карликовой планеты. Она оказалась куда сложнее, чем считали ученые. New Horizons выяснил, что атмосфера Плутона состоит из множества слоев углеводородной дымки. При этом, несмотря на ее крайнюю разреженность, в ней дуют ветра, оказывающие заметное влияние на поверхностные процессы. Один из наиболее знаковых снимков миссии был сделан, когда Солнце находилось позади Плутона, подсвечивая его атмосферу. Фото демонстрирует красивую голубую дымку, окружающую карликовую планету.

Харон также преподнес несколько сюрпризов. Оказалось, что вдоль его экватора тянется гигантская система каньонов, глубина которых достигает 9 км. Не исключено, что ее суммарная протяженность даже может превышать длину знаменитой Долины Маринера. Скорее всего, некогда Харон обладал подповерхностным океаном. Когда он замерз, это привело к расширению недр спутника, в результате чего его кора попросту треснула.

Другой необычной особенностью Харона являются горы, которые в прямом смысле слова произрастают из впадин. Предполагается, что их происхождение как-то связано с криовулканической активностью, однако точный механизм пока остается загадкой для ученых.

Если же подводить общие итоги пролета, пожалуй, главным открытием миссии стало то, что даже столь далекое от Солнца холодное тело может сохранять эндогенную активность в наши дни. По мере обработки данных New Horizons все больше исследователей склоняются к предположению, что в недрах Плутона все еще может существовать океан жидкой воды. А это значит, что зона поисков внеземной жизни намного шире, чем считалось ранее, и включает в себя даже удаленные регионы Солнечной системы.

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.

Название	Экваториальный диаметр	Большая полуось, а. е.	Перигелий, а. е.	Афелий, а. е.	Период обращения вокруг Солнца (лет)	Открыт
Эрида	2330+10/₋₁₀.	67,84	38,16	97,52	559	2003 i
Плутон	2390	39,45	29,57	49,32	248	1930 i
Макемаке	1500 +400/₋₂₀₀	45,48	38,22	52,75	307	2005 i
Хаумеа	~1500	43,19	34,83	51,55	284	2005 i
Харон	1207 ± 3	39,45	29,57	49,32	248	1978
2007 OR₁₀	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 AW₁₉₇	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 UX₂₅	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.

Во многих статьях авторы начали называть гипотетический участок поясом Койпера, которое и закрепилось как официальное наименование.

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».

Как образовался пояс Койпера?

Около 4,6 миллиарда лет назад из облака газа и пыли, называемого солнечной туманностью, образовалась Солнечная система. Большая часть вещества туманности пошла на формирование Солнца и планет, а “не пригодившийся материал” остался в виде небольших небесных тел.

Объекты пояса Койпера — это как раз такие остатки со времен формирования Солнечной системы. Подобно главному поясу астероидов между Марсом и Юпитером, пояс Койпера мог бы стать планетой, если бы не присутствие планеты-гиганта рядом с ним. Огромная гравитация Нептуна не позволила маленьким кускам камня и льда слиться в одно большое небесное тело.