Dr. Zamolili smo ga da nam pomogne objasniti ovu neobičnu regiju našeg sunčevog sustava.
Ubrzo nakon što je Clyde Tombaugh 18. veljače 1930. otkrio Pluton, astronomi su počeli teoretizirati da Pluton nije sam u vanjskom Sunčevom sustavu. Vremenom su počeli postulirati postojanje drugih objekata u regiji, koje će otkriti do 1992. Ukratko, postojanje pojava Kuiper - veliko krhotine na rubu Sunčevog sustava - teoretizirano je prije nego što je ikad otkriven.
Definicija:
Kuiperov pojas (poznat i kao Edgeworth-Kuiperov pojas) je područje Sunčevog sustava koje postoji izvan osam glavnih planeta, a proteže se od orbite Neptuna (na 30 AU) do približno 50 AU od Sunca. Sličan je asteroidnom pojasu, jer sadrži mnoga mala tijela, sve ostatke formacije Sunčevog sustava.
Ali za razliku od pojasa Asteroid, on je mnogo veći - 20 puta širi i 20 do 200 puta masivniji. Kao što Mike Brown objašnjava:
Kuiperov pojas je skup tijela izvan orbite Neptuna koje, ako se ništa drugo nije dogodilo, ako se Neptun nije formirao ili bi stvari krenule malo bolje, možda bi se i sami spojili i stvorili sljedeći planet onkraj Neptuna. Ali umjesto toga, u povijesti Sunčevog sustava, kada je Neptun nastao, to je dovelo do toga da se ovi objekti ne mogu sabrati, tako da je samo ovaj pojas materijala izvan Neptuna.
Otkrivanje i imenovanje:
Ubrzo nakon Tombaughovog otkrića Plutona, astronomi su počeli razmišljati o postojanju trans-neptunske populacije objekata u vanjskom Sunčevom sustavu. Prvi koji je to sugerirao bio je Freckrick C. Leonard koji je počeo sugerirati postojanje „ultra-neptunskih tijela“ izvan Plutona koje jednostavno još nisu otkrivene.
Iste godine astronom Armin O. Leuschner sugerirao je da je Pluton "možda jedan od mnogih planetarnih objekata koji su još dugo otkriveni." 1943. godine u Časopis Britanskog astronomskog udruženja, Kenneth Edgeworth je dalje objasnio tu temu. Prema Edgeworthu, materijal unutar prvobitne solarne maglice izvan Neptuna bio je previše raspoređen da bi se kondenzirao u planete i tako se kondenzirao u bezbroj manjih tijela.
1951. u članku za časopis astrofizika, da je nizozemski astronom Gerard Kuiper nagađao na sličnom disku koji se formirao početkom evolucije Sunčevog sustava. Povremeno bi jedan od tih objekata lutao u unutarnji Sunčev sustav i postao kometa. Ideja o ovom "Kuiperovom pojasu" imala je smisla za astronome. Ne samo što je pomoglo objasniti zašto u Sunčevom sustavu nema velikih planeta, već je također prikladno umotao misteriju odakle potječu kometi.
1980. godine, u Mjesečnim izvještajima Kraljevskog astronomskog društva, urugvajski astronom Julio Fernández nagađao je da će za promatrani broj kometa biti potreban pojas kometa koji leži između 35 i 50 AU.
Slijedom Fernándezovog rada, 1988. godine, kanadski tim astronoma (tim Martin Duncan, Tom Quinn i Scott Tremaine) pokrenuo je brojne računalne simulacije i utvrdio da Oortov oblak ne može računati na sve komete kratkog razdoblja. S "pojasom", kako ga je opisao Fernández, formulacijama je dodan, simulacije su se podudarale sa opažanjima.
Godine 1987. astronom David Jewitt (tada na MIT-u) i tadašnja diplomirana studentica Jane Luu počeli su koristiti teleskopima u Nacionalnoj opservatoriji Kitt Peak u Arizoni i Međameričkom opservatoriju Cerro Tololo u Čileu za pretraživanje vanjskog Sunčevog sustava. Godine 1988., Jewitt se preselio na Institut za astronomiju na Sveučilištu Hawaii, a Luu mu se kasnije pridružio da radi u Sveučilišnom opservatoriju Mauna Kea.
Nakon pet godina potrage, 30. kolovoza 1992., Jewitt i Luu najavili su "Otkriće kandidata Kaiperov pojas" (15760) 1992. QB1. Šest mjeseci kasnije otkrili su drugi objekt u regiji, (181708) 1993 FW. Mnogi, mnogi drugi bi slijedili ...
U svom radu iz 1988. Tremaine i njegovi kolege hipotetičku regiju izvan Neptuna nazivaju "Kuiperov pojas", očigledno zbog činjenice da je Fernández u uvodnoj rečenici svog rada koristio riječi "Kuiper" i "kometni pojas". Iako je to i dalje službeno ime, astronomi ponekad koriste alternativno ime Edgeworth-Kuiper pojas da bi Edgeworthu pripisali svoj raniji teorijski rad.
Međutim, neki su astronomi otišli toliko daleko da tvrde da nijedno od tih imena nije točno. Na primjer, Brian G. Marsden - britanski astronom i dugogodišnji direktor Centra za male planete (MPC) pri Centru za astrofiziku Harvard-Smithsonian - tvrdio je da "ni Edgeworth ni Kuiper nisu ništa pisali na daljinu, poput onoga što sada vidimo, ali Fred Whipple (američki astronom koji je izmislio hipotezu o "prljavoj snježnoj kugli") je ".
Nadalje, David Jewitt komentirao je da, "ako ništa ... Fernández gotovo da zaslužuje zaslugu za predviđanje Kuiperovog pojasa." Zbog kontroverzi vezanih uz njegovo ime, nekoliko znanstvenih grupa preporučuje izraz trans-neptunski objekt (TNO) za objekte u pojasu. Međutim, drugi to smatraju nedovoljnim, jer to može značiti bilo koji objekt izvan orbite Neptuna, a ne samo objekte u pojasu Kuiper.
Sastav:
U pojasu Kuiper otkriveno je više od tisuću objekata, a smatra se da postoji čak 100 000 objekata promjera većeg od 100 km. S obzirom na njihovu malu veličinu i ekstremnu udaljenost od Zemlje, kemijsku šare KBO-a vrlo je teško odrediti.
Međutim, spektrografske studije provedene u regiji od njegovog otkrića općenito su pokazale da se njeni članovi sastoje u prvom redu od osi: mješavine lakih ugljikovodika (poput metana), amonijaka i vodenog leda - sastava koji dijele s kometama. Početne studije također su potvrdile širok raspon boja među KBO-ima, u rasponu od neutralne sive do duboke crvene.
To sugerira da su njihove površine sastavljene od širokog spektra spojeva, od prljavih mrazova do ugljikovodika. 1996. Robert H. Brown i sur. dobili su spektroskopski podaci na KBO 1993 SC, otkrivajući da je njegov površinski sastav izrazito sličan sastavu Plutona, kao i Neptunov mjesec Triton, koji posjeduje velike količine metanskog leda.
Vodeni led otkriven je u nekoliko KBO-a, uključujući 1996 TO66, 38628 Huya i 20000 Varuna. 2004. godine Mike Brown i sur. odredio je postojanje kristalnog vodenog leda i amonijak hidrata na jednom od najvećih poznatih KBO-a, 50000 Quaoar. Obje ove tvari bile bi uništene tijekom starosti Sunčevog sustava, što sugerira da je Quaoar nedavno izronio, bilo pomoću unutarnje tektonske aktivnosti, bilo od utjecaja meteorita.
Izdržavanje tvrtke Pluton u pojasu Kuiper, mnogi su drugi objekti vrijedni spomena. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus i Eris su sva velika ledena tijela u Pojasu. Nekoliko njih čak ima i svoje mjesečeve mjesece. Sve su to izuzetno udaljene, a opet, vrlo dostupne.
Istraživanje:
19. siječnja 2006, NASA je lansirala Novi horizonti svemirsku sondu radi proučavanja Plutona, njegovih luna i jednog ili dva druga Kuiperova pojasa. Od 15. siječnja 2015. svemirski brod počeo je prilaziti patuljastom planetu, a očekuje se da će letjeti do 14. srpnja 2015. Kada stigne na to područje, astronomi očekuju i nekoliko zanimljivih fotografija Kuiperovog pojasa.
Još uzbudljivije je činjenica da ispitivanja drugih solarnih sustava pokazuju da naš Sunčev sustav nije jedinstven. Od 2006. godine, postojali su i drugi "Kuiperovi pojasevi" (tj. Ledeni pojasevi od krhotina) oko devet drugih zvjezdanih sustava. Čini se da spadaju u dvije kategorije: široki pojasevi, s polumjerom preko 50 AU, i uski pojasevi (poput našeg vlastitog Kuiperovog pojasa) s polumjerom između 20 i 30 AU i relativno oštre granice.
Prema infracrvenim istraživanjima, vjeruje se da oko 15-20% zvijezda solarnog tipa imaju masivne strukture slične Kuiper-Beltu. Čini se da je većina prilično mlada, ali dva sustava zvijezda - HD 139664 i HD 53143, koje je uočio Hubble svemirski teleskop 2006. godine, procjenjuju se na 300 milijuna godina.
Kuiperov pojas, ogroman i neistražen, izvor je mnogih kometa, a vjeruje se da je polazna točka za sve periodične ili kratkoročne komete (tj. One s orbitom u trajanju od 200 godina ili manje). Najpoznatija od njih je Halleyev komet, koji je bio aktivan posljednjih 16.000–200.000 godina.
Budućnost pojasa Kuiper:
Kad je u početku nagađao o postojanju pojasa predmeta izvan Neptuna, Kuiper je naznačio da takav pojas vjerojatno više ne postoji. Naravno, naknadna otkrića dokazala su da je to pogrešno. Ali jedna stvar oko koje je Kuiper definitivno bila u pravu bila je ideja da ovi transneptunski objekti neće trajati zauvijek. Kao što Mike Brown objašnjava:
Zovemo ga pojasom, ali to je vrlo širok pojas. Nešto je poput stupnjeva 45 stupnjeva po nebu - velika masa materijala koju je Neptun otresao i uklesao. I ovih dana, umjesto da naprave veće i veće tijelo, oni se samo sudaraju i polako mljeve u prah. Ako se vratimo za sljedećih stotinu milijuna godina, od nas neće ostati Kuiperov pojas.
S obzirom na potencijal otkrića i što nas pomno ispitivanje može naučiti o ranoj povijesti našeg Sunčevog sustava, mnogi znanstvenici i astronomi raduju se danu kada ćemo moći detaljnije ispitati Kuiperov pojas. Evo nade da Novi horizonti misija je tek početak budućih desetljeća istraživanja ove misteriozne regije!
Ovdje imamo u časopisu Space Magazine mnogo zanimljivih članaka o temi Vanjski Sunčev sustav i Transneptunionski objekti (TNOs).
Obavezno pogledajte ovaj članak o planeti Eris, najnovijem patuljastom planetu i najvećem TNO-u koji je otkriven.
A astronomi očekuju da će otkriti još dva velika planeta u našem Sunčevom sustavu.
Space Magazine ima i cjelovečernji intervju s Mikeom Brownom iz tvrtke Caltech.
Podcast (zvuk): Preuzimanje (Trajanje: 4:28 - 4.1MB)
Pretplatite se: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (video): Preuzimanje (82,7MB)
Pretplatite se: Apple Podcasts | Android | RSS
