Объекты пояса Койпера

Elite-Home
║ На главную ║ Назад Астрономия ║
	Объекты пояса Койпера

Область Солнечной системы за орбитой Нептуна, которую мы сегодня называем “поясом Койпера”, была идентифицирована в качестве определенного элемента Солнечной системы в 1940-е годы независимо ирландским экономистом и астрономом Кеннетом Эджуортом (Kenneth Edgeworth) и американским астрономом Джерардом Койпером (Gerard Kuiper) — в 1951 году. Первый объект пояса Койпера (кроме комет) был обнаружен в 1992 году, и к настоящему времени обнаружено уже несколько планет размером с Плутон или даже больше, обращающихся в самом дальнем регионе Солнечной системы. Одно из обнаруженных тел всерьез претендует на право называться 10 планетой Солнечной системы. Первый объект представлял собой космическое тело диаметром около 280 км, которое получило обозначение 1992 QB1. К маю 2000 г. было открыто уже 270 транснептунных объектов. Все они обращаются вокруг Солнца в прямом направлении (как большие планеты). Объекты за Нептуном пока трудно отнести к какому-либо классу малых тел Солнечной системы - к астероидам или ядрам комет.

Новооткрытые тела имеют диаметр 100-800 км и очень темную красноватую поверхность, что указывает на ее древний состав и возможное присутствие органических соединений. Судя по оценкам, в поясе Койпера около 70000 объектов с диаметрами более 100 км, которые простираются на расстояние 35-50 а.е. от Солнца. Предполагается, что объекты пояса Койпера по составу представляют собой лёд с небольшими примесями органических веществ, то есть близки к кометному веществу. В настоящее время мало кто из ученых сомневается в том, что Плутон является классическим объектом пояса Койпера и к собственно планетам не относится. Несмотря на относительную изученность системы Плутон-Харон и то, что к ней планируется направить исследовательский зонд, открытия продолжаются — в октябре 2005 года у планеты, помимо огромного спутника Харон, было обнаружено еще два меньших спутника. Около 10% объектов пояса Койпера имеют спутники, но до недавнего времени, когда было обнаружено 2 новых спутника у Плутона, не было известно ни одного объекта, имеющего более одного спутника. Теперь же можно предположить, что многие крупные объекты пояса Койпера имеют системы из нескольких спутников. В настоящее время по оценкам астрономов, в поясе Койпера около 70 тысяч объектов с диаметром более 100 км. За последние 10 лет открыто более 500 транснептуновых тел. Их период обращения вокруг Солнца (по близкой к круговой орбите) составляет 260-320 лет. Сосредоточением загадок становится пояс Койпера Последние открытия странных объектов непонятной природы в “поясе Койпера” вынуждают ученых кардинально пересмотреть свои теории и представления. Как сообщает Space, научное сообщество осознало, что дальняя периферия Солнечной системы, к изучению которой человечество начинает приступать только сейчас, изобилует множеством массивных “круглых” тел, движущихся по самым неожиданным траекториям и зачастую имеющих собственные спутники. Объяснить подобное разнообразие пояса Койпера современные теории не в состоянии. Объект пояса Койпера 2003 EL61, обнаруженный в январе 2005 года, также имеет спутник. «Сегодня кажется правдоподобным, что и другие крупные объекты пояса Койпера представляют собой сложные планетные системы», — полагает доктор Майк Браун (Mike Brown) из Калтеха. Но самым неожиданным открытием последнего времени стало обнаружение 13 декабря 2005 года объекта 2004 XR 190 («Баффи»), орбита которого расположена в два раза дальше от Солнца, чем орбита Нептуна (около 30 астрономических единиц, а.е.). Перигелий 2004 XR 190 расположен на расстоянии 52 а.е. от Солнца, афелий — на расстоянии 62 а.е. Нептун удален от Солнца на 30 а.е., Плутон - на 30-50 а.е. Но самой удивительной особенностью нового объекта явилась ее орбита. Будучи практически круговой, она обладает чрезвычайно большим наклоном к эклиптике. «Обнаружение первого объекта, обращающегося по практически круговой орбите далее 50 а.е., является поистине интригующим фактом», полагает Брайан Марсден (Brian Marsden), руководитель центра малых планет. Большинство других объектов, расположенных за Нептуном, движутся по орбитам с большим эксцентриситетом, что вполне согласуется с предположением о том, что на эти орбиты они попали в результате гравитационного воздействия Нептуна. «Баффи» выбивается из этого ряда. Еще одной загадкой пояса Койпера является Седна, движущаяся по чрезвычайно вытянутой орбите от 76 до 900 а.е. - при том, что далее 50 а.е. небесные тела встречаются очень редко. В попытке объяснить феномен странных орбит объектов пояса Койпера ученые предположили, что их орбиты были возмущены гравитационным воздействием звезды, прошедшей вблизи Солнца на расстоянии 150 — 200 а.е. Интересным следствием этой теории является то, что ряд объектов пояса Койпера, собственно к Солнечной системе отношения не имеют и содержат вещество чужой нам системы. Задача экспериментального изучения иных систем в этом случае внезапно становится теоретически посильной человечеству уже сегодня. Уже в следующем месяце к системе Плутон-Харон и другим объектам пояса Койпера отправится зонд НАСА «Новые Горизонты». Рассматривается вопрос об отправке тяжелого атомного корабля к Нептуну. Периферия Солнечной системы вновь влекут к себе ученых. Правда, «звездный сценарий» вряд ли сможет объяснить орбиту Баффи. Если звезда смогла столь сильно исказить орбиту «Баффи», она должна была аналогичным образом повлиять на орбиты многих других объектов пояса Койпера, полагают астрономы. Признаков этого пока что не наблюдается - а это значит, что объяснение странной орбиты требует использования каких-то иных, более сложных сценариев. В Солнечной Системе 10 планет? Утверждение, что в Солнечной Системе 10 планет было подтверждено группой астрофизиков Бонна, которые летом 2005 г. заявили об обнаружении планеты, большей чем Плутон. Планета временно называется 2003 UB 313. Измерив тепловое излучение планеты, учёные смогли установить её диаметр, который равен 3 000 километров, что на 700 километров больше, чем диаметр Плутона. Это также самый крупный объект Солнечной Системы обнаруженный со времен открытия Нептуна в 1846 году. Как и Плутон, 2003 UB313 это ледяное тело в поясе Койпера, который расположен за Нептуном. Это самый удалённый объект, который наблюдался в Солнечной Системе. Орбита новой планеты расположена в 97 раз дальше орбиты Земли - почти в два раза дальше чем самая удалённая точка орбиты Плутона. После первых наблюдений было определено, что новая планета как минимум соразмерна с Плутоном, но точная оценка размеров планеты была невозможна без знания того, как она отражает свет. Группа учёных под руководством профессора Франка Бертольди из Университета Бонна и доктора Вильгельма Альтенхоффа из Института Радиоастрономии Макса Планка решили эту проблему измерив тепловое излучение идущее от UB313. Совместив данные с астрономическими наблюдениями удалось определить отражающую способность. "Так-как UB313 больше Плутона" - добавляет Франк Бертольди: "то неоправданно будет называть Плутон планетой, если UB313 не получит тот же статус". UB313 была обнаружена в январе 2005-го года профессором Майком Брауном и его коллегами из Калифорнийского Института Технологии, во время наблюдений с использованием цифровой камеры широкого обзора. С помощью этой камеры можно наблюдать удалённые малые планеты в видимом спектре. Им удалось обнаружить медленно двигающийся незарегистрированный объект. Измерив скорость перемещения, им удалось определить расстояние до объекта и определить форму орбиты. Однако, им не удалось определить размер объекта, но полагаясь на его яркость было определено что объект больше Плутона. С 1992 года астрономы обнаружили большое количество малых планет за пределами Нептуна и Плутона, подтвердив тем самым предсказание сделанное 40 лет назад, что за пределами Нептуна существует пояс астероидов. Так называемый Пояс Койпера содержит тела оставшиеся со времен образования Солнечной Системы 4.5 миллиарда лет назад. Благодаря очень далёким орбитам, эти тела смогли избежать гравитационного взаимодействия с большими планетами. Некоторые тела Пояса Койпера случайно попадают во внутреннюю часть Солнечной Системы и кажутся короткопериодичными кометами. Благодаря отражению солнечного света, тела в Солнечной Системы видны на небе. Отражающая способность зависит от их размера и свойств поверхности. Отражающая способность тел сонечной системы колеблется от 4% для большинства комет до 50% для Плутона. Благодаря отражающей способности, можно определить размеры тел используя только оптические наблюдения. Группа исследователей из Бонна использовали 30-метровый телескоп IRAM в Испании, оснащенный чувствительным Миллиметровым Болометром Макса Планка, для измерения теплового излучения UB313 на длине волны 1.2мм. Отражение света было незначительным, поэтому оно могло зависеть только от температуры поверхности и размеров объекта. Температура поверхности может быть установлена зная расстояние объекта от Солнца, а измерения яркости на длине волны 1.2мм позволило произвести хорошие измерения размера объекта. Позже удалось определить, что поверхность UB313 отражает около 60% падающего солнечного света. По отражающей способности новая планета близка к Плутону. "Обнаружение объектов больших по размеру чем Плутон говорит нам, что Плутон, который считается объектом Пояса Койпера, не такой уж необычный объект. Возможно, нам удастся обнаружить другие малые планеты в поясе, которые смогут пролить свет на эволюцию Солнечной Системы. Объекты в Поясе Койпера - это обломки оставшиеся со времен формирования системы, и содержат древние остатки солнечной туманности, из которой образовалось Солнце и планеты" - говорит Альтенхофф, один из первооткрывателей теплового излучения Плутона в 1988 году. Измерения размера 2003 UB313 были опубликованы 2-го февраля 2006-го года в журнале "Nature". Исследовательская группа включает в себя: профессора Фрэнка Бертольди, доктора Вильгельма Альтенхоффа, доктора Аксэля Вейса, профессора Карла Ментена и доктора Клеменса Тума. UB313 это один из 100 000 объектов пояса располагающегося на расстоянии 4 миллиардов километров от Солнца, что в 30 раз дальше чем Земля. Объекты входящие в состав Пояса Койпера обращаются вокруг Солнца на постоянных орбитах и совершают один полный оборот примерно за 300 лет. В середине прошлого века существование этого пояса было предсказано астрономом Герардом Койпером (1905-1973), но первые открытия объектов этого пояса были совершены в 1992 году. В настоящее время известно около 700 объектов. UB313 отличается от обычных тел в Поясе Койпера - его орбита очень вытянута и находится под углом в 45 градусов к плоскости эклиптики. Возможно, UB313 был обычным телом пояса, но изменил орбиту движения после взаимодействия с Нептуном. Самые крупные объекты “пояса Койпера” Припомним только крупные объекты пояса Койпера, сильно волнующие астрономов, да и общество в целом: Квавар (Quaoar), Седна (Sedna), Иксион (Ixion), Варуна (Varuna), Хаос (Chaos). К ним нужно добавить ещё три новых имени (неофициальных, "code-name", так сказать, утверждённые IAU имена могут быть совсем иными ): Санта (Santa), Истербанни (Easterbunny) и Ксена (Xena), которые ранее фигурировали под официальными обозначениями 2003 EL61, 2005 FY9 и 2003 UB313, соответственно. У Санты обнаружен спутник, условно названный пока Рудольфом (Rudolph), с периодом обращения вокруг своей планеты в 49 дней. Мини-планета Истербанни интересна тем, что это уже третий из известных транснептуновых тел, на поверхности которого обнаружен метановый лёд (другие два – Плутон и Ксена), что открывает заманчивые перспективы для анализа эволюции планет. Но есть в поясе Койпера ещё масса других объектов (в основном они известны лишь под безликими номерами), диаметром в сотни километров или порядка тысячи километров. И никто не может гарантировать, что завтра астрономы не откроют там какое-нибудь удалённое и тёмное тело с поперечником, скажем, как у Меркурия или более того, не удивляйтесь — Земли. Напомним, одними из главных поставщиков сенсаций последних месяцев в данной области являются Майкл Браун (Mike Brown) из Калифорнийского технологического института, Чадвик Трухильо (Chadwick Trujillo) из гавайской обсерватории Джемини (Gemini Observatory) и Давид Рабинович (David Rabinowitz) из Йеля (Yale University). Это та же самая группа, которая обнаружила в прошлом году объект 2004 DW, ныне известный как Оркус (Orcus). Вот что они сообщают о последней троице (Санта, Истербанни, Ксена): "Все три объекта — почти размером с Плутон или даже больше. Все находятся на эллиптических орбитах, сильно наклонённых к плоскости Солнечной системы". "Мы думаем, что особенности их орбит означают: все эти тела были сформированы куда ближе к Солнцу, а затем были выброшены на нынешние орбиты планетами-гигантами", — говорит Браун. Уже интересно. Привычная стройная картина формирования системы колеблется. Ведь речь идёт о случайном выбрасывании не одного-двух небесных тел а, возможно, десятков. Что же творилось тут четыре миллиарда лет назад? Алан Штерн (Alan Stern) из The Space Review пишет: "Современные компьютерные модели формирования планет, составленные различными группами во всём мире, показывают, что от сотен до тысяч маленьких миров, в пределах от небольшой доли размера Плутона до (по меньшей мере) размера Земли — также формировались в процессе построения планет гигантов". Где же это всё великолепие миров? Штерн пишет о подсказках, которые мы можем найти куда ближе, чем пояс Койпера, так богатый на сюрпризы. Один такой ключ – это то, что спутник Плутона, Харон (его диаметр – примерно половина Плутона), кажется, сформирован гигантским ударом ещё одного тела, почти такого же размера, как Плутон. "Что тут является самым важным, — поясняет Штерн, — дабы сделать такое столкновение более-менее вероятным, нужно, чтобы сотни или больше тел с диаметром в тысячу километров двигались по кругу в древней внешней Солнечной системе". Второй ключ – обратная орбита Тритона, спутника Нептуна – верный признак гравитационного захвата. Третий ключ – сильный наклон осей Урана и Нептуна – признак косого удара по ним тел, класса нескольких земных масс. "Вычисления также показывают: чтобы иметь высокую вероятность таких столкновений, несколько дюжин таких крупных объектов должны были двигаться по кругу в областях Солнечной системы, занимаемых Ураном и Нептуном", – добавляет Штерн. Так представление о чинной и аккуратной "конденсации" протопланетного облака в стройную систему с четырьмя внутренними скалистыми планетами, четырьмя газовыми гигантами – подальше от звезды, и как добавки — карлика Плутона ("ошибка природы", нарушающая красивую схему) – тает, заменяется на картину бурной жизни десятков ранних планет со множеством их столкновений и сильных изменений орбит. В поясе Койпера теперь обитают планеты, которым, в некотором роде, не повезло тогда. Но лишённые такого сильного потока лучей от Солнца, в котором купаются планеты внутренней Солнечной системы, Квавар, Седна, Ксена и их многочисленные заиндевевшие соседи могут гордиться одним фактом – это именно они составляют большую часть планетной семьи Солнца, а не Меркурий, Венера и так далее – до несчастного Плутона, открытие которого, как теперь выясняется, было предвестником переворота наших представлений о собственном доме.

Санта (Santa) или объект 2003 EL61 2003 EL61 - один из самых странных объектов Солнечной системы. Его размеры сравнимы с размером Плутона, однако он вытянут, как сигара, и делает один оборот вокруг своей оси примерно за 4 часа. Сложен он, по-видимому, из горных пород, покрытых снаружи слоем льда. 2003 EL61 - объект пояса Койпера, роя ледяных астероидов за орбитой Нептуна, к которому относятся также Плутон, Оркус, Кваоар, десятая планета 2003 UB313 и множество тел меньших размеров. Объект 2003 EL61 является третьим по яркости в этой области после Плутона и 2005 FY9. Если не считать высокую яркость, 2003 EL61 выглядел типичным "рассеянным объектом пояса Койпера". "Рассеянными объектами" называют те ледяные астероиды, которые когда-то пролетели совсем рядом с Нептуном и рассеялись им на более эксцентричные орбиты. Например, орбиты 2003 EL61 и 2005 FY9 наклонены примерно на 30 градусов к плоскости эклиптики, а недавно открытая 10 планета 2003 UB313 имеет еще более наклонную орбиту - ее наклон 45 горадусов! Насколько велик объект 2003 EL61? Про вновь открытое небесное тело очень часто невозможно сказать, каков его размер, можно сказать лишь, насколько он ярок, сколько солнечного света он отражает. Однако объект может быть ярким или оттого, что имеет большие размеры, или оттого, что хорошо отражает свет. С 2003 EL61 астрономам повезло. В январе 2005 года был открыт вращающийся вокруг него спутник. Наблюдая за его движением в течение 6 месяцев, ученые смогли определить массу и 2003 EL61, и его спутника. Масса 2003 EL61 оказалась равной 32% от массы Плутона. К сожалению, знание массы еще не гарантирует знание размера небесного тела. Объект с данной массой может быть меньше и плотнее (например, сложенным скалистыми породами), а может быть больше и более рыхлым (сложенным из снега и льда). Быстрое вращение 2003 EL61, однако, дало возможность определить его размеры более хитрым способом. Когда объект быстро вращается, он деформируется и вытягивается. Более плотный скалистый объект вытягивается меньше, чем менее плотный рыхлый. При оценке деформации 2003 EL61 оказалось, что его плотность близка к плотности каменных пород. Иначе при периоде вращения в 4 часа его растянуло бы еще больше. А зная массу 2003 EL61 и его плотность, уже можно вычислить и размер. Объект оказался почти размером с Плутон в длину (вдоль самого длинного своего измерения). В Солнечной системе неизвестны другие так быстро вращающиеся и имеющие такой большой размер тела Первый спутник 2003 EL61 был открыт 28 января 2005 года при наблюдениях на обсерватории им. Кека с помощью системы адаптивной оптики. После 5 наблюдений в течение 6 месяцев орбита спутника вокруг 2003 EL61 была точно определена. Орбиты спутников увидены практически с ребра, поэтому выглядят сильно вытянутыми. Угол наклона между ними составляет 40 градусов. Оба его спутника 2003 EL61 маленькие: масса более яркого составляет только 1% от массы самого 2003 EL61, масса более тусклого еще меньше: 0,2% от массы центрального тела. Более яркий спутник находится на более широкой орбите и делает один оборот за 49 дней. Его орбита почти круговая (но не совсем). Для сравнения, Харон, большой спутник Плутона, делает один оборот примерно за 6 дней. Больший период обращения вызван меньшей массой 2003 EL61 и большей удаленностью спутника. Более тусклый спутник делает один оборот за 34 дня. Последующие наблюдения должны подтвердить и уточнить его орбиту. Аппарат НАСА полетел к Плутону New Horizons - космический аппарат НАСА, предназначенный для изучения Плутона и его естественного спутника Харона. Запуск осуществлён 19 января 2006, с пролётом у Юпитера в 2007 и прибытием к Плутону в 2015. Пролетев мимо Плутона, аппарат, возможно, изучит ещё какой-нибудь объект пояса Койпера. Автоматический аппарат стоимостью в 700 миллионов долларов соберет информацию о Плутоне и его спутниках, а потом, если все пройдет нормально, отправится исследовать внешние границы Солнечной системы. Плутон остается последней планетой в Солнечной системе, еще не посещенной земным космическим аппаратом. Ученые также надеются, что при помощи аппарата им удастся побольше узнать о ледяных объектах в так называемом поясе Койпера. Пояс Койпера - отдаленная область Солнечной системы, расположенная за Нептуном и растянувшаяся на расстояние, равное 30, а то и 50 дистанциям от Земли до Солнца. Все это пространство заполнено десятками тысяч льдин и камней. Именно в этой области расположена девятая планета Солнечной системы. Впрочем, некоторые исследователи космоса утверждают, что Плутон - не настоящая планета, а лишь одна из льдин, реликтов времен возникновения Солнечной системы. Космический аппарат оборудован семью разными приборами, при помощи которых он сможет собрать данные об атмосфере Плутона и создать подробную карту как самой планеты, так и ее крупнейшего спутника - Харона. Аппарат также должен сфотографировать два менее крупных спутника Плутона, об открытии которых было объявлено в ноябре 2005 года.
║ На главную ║ Назад Астрономия ║