Пояс Койпера: граница Солнечной системы

~5 min
Пояс Койпера: граница Солнечной системы

30 августа 1992 года был открыт первый объект пояса Койпера (после Плутона и Харона). Он получил наименование 1992 QB1. С тех пор в поясе Койпера были обнаружены тысячи подобных объектов. Рассказываем об этой далекой области Солнечной системы и о тайнах, которые она может скрывать.

Содержание

Что такое пояс Койпера?

Пояс Койпера — дискообразная область Солнечной системы, расположенная за орбитой Нептуна. Она простирается примерно от 30 до 55 астрономических единиц от Солнца. Пояс Койпера содержит миллионы ледяных тел, которые считаются остатками со времен формирования Солнечной системы. Несмотря на огромные размеры пояса, общая масса всех объектов в нем составляет лишь около 10% массы Земли.

Что больше: лунное расстояние, астрономическая единица или световой год? Читайте нашу инфографику, чтобы узнать как астрономы используют эти понятия.
Смотреть инфографику

Кто открыл пояс Койпера?

Пояс Койпера иногда называют поясом Эджворта-Койпера в честь астрономов Кеннета Эджворта и Джерарда Койпера. Однако пояс открыли вовсе не они.

Идея о том, что за орбитой Нептуна существует диск ледяных объектов появились еще в первой половине 20 века. С момента открытия Плутона в 1930 году ученые предполагали, что рядом с ним могут быть и другие подобные небесные тела. В 1943 году ирландский астроном Кеннет Эджворт предположил, что во внешней области Солнечной системы располагается большое количество сравнительно некрупных небесных тел. Это был его единственный вклад в открытие пояса Койпера. Затем, в 1951 году, голландский астроном Джерард Койпер выдвинул аналогичную гипотезу, предположив, что за пределами Нептуна должен находиться пояс небольших объектов. Но вот забавный факт: Койпер думал, что этого пояса больше нет. Он полагал, что гравитация Плутона вытеснила объекты пояса в облако Оорта. Так что, по иронии судьбы, Джерард Койпер считал, что пояса Койпера не существует.

Рассуждения о гипотетическом поясе ледяных тел продолжались десятилетиями. Только в 1992 году, после пяти лет поисков, астрономы Дэвид Джуитт и Джейн Лу наконец обнаружили первый объект в поясе Койпера — 1992 QB1 (позже названный 15760 Альбион). Через полгода они нашли второй объект — 1993 FW. Что ж, возможно, пояс Койпера следовало назвать поясом Джуитт-Лу — по крайней мере, эти два астронома верили в его существование.

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.

Объекты пояса Койпера

Небесные тела, “населяющие” пояс Койпера, называются объектами пояса Койпера (ОПК) или транснептуновыми объектами (ТНО). По данным НАСА, в настоящее время астрономам известно более 2 000 ОПК.

В отличие от астероидов главного пояса, состоящих в основном из камня, большинство ОПК представляют собой ледяные тела, состоящие из замороженного метана, аммиака и воды. Они также могут иметь широкий цветовой спектр — от белого до красного и синего.

Размеры объектов пояса Койпера варьируются от нескольких метров до более чем 2 000 км. Крупнейшими ОПК являются четыре карликовые планеты: Плутон (2 376 км), Эрида (2 326 км), Макемаке (1 430 км) и Хаумеа (1 632 км). Пояс Койпера также содержит несколько кандидатов в карликовые планеты — среди них Орк, Квавар, Гунгун и Седна.

У четырех карликовых планет, а также у Гунгуна и Квавара есть спутники, а у Хаумеа даже есть кольцо! Кроме того, пояс Койпера содержит множество двойных систем — двух объектов, вращающихся вокруг общего центра масс. Наиболее ярким примером двойной системы является система Плутон-Харон.

Пояс Койпера также считается источником комет. Кометы образуются, когда гравитация Нептуна выталкивает обломки столкнувшихся объектов пояса Койпера в сторону Солнца. В отличие от облака Оорта, которое является источником большинства долгопериодических комет, в поясе Койпера образуются короткопериодические кометы с орбитальным периодом менее 200 лет.

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.

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.

Часто задаваемые вопросы

Какой самый большой объект в поясе Койпера?

Крупнейшим объектом пояса Койпера является карликовая планета Плутон, диаметр которой составляет 2 376 км. Второй по размеру объект — карликовая планета Эрида, диаметр которой равен 2 326 км.

Сколько планет в поясе Койпера?

Из-за гравитационного влияния Нептуна в поясе Койпера отсутствуют планеты. Однако в нем находятся четыре из пяти официально признанных карликовых планет: Плутон, Эрида, Макемаке и Хаумеа. Пятая карликовая планета — Церера — расположена в поясе астероидов между Марсом и Юпитером.

Сколько требуется времени, чтобы достичь пояса Койпера?

Автоматической межпланетной станции «Новые горизонты» — единственному космическому аппарату, побывавшему в поясе Койпера, — потребовалось девять с половиной лет, чтобы достичь Плутона. Станция двигалась со скоростью 58 580 км/ч и преодолела расстояние около 5 млрд км. Следует отметить, что на момент запуска в 2006 году станция «Новые горизонты» была самым быстрым космическим аппаратом из когда-либо созданных.

В чем разница между облаком Оорта и поясом Койпера?

Как и пояс Койпера, облако Оорта содержит огромное количество мелких ледяных объектов. Однако это гораздо более удаленная от Земли область — космическому аппарату потребуется около 300 лет, чтобы достичь ее внутренней границы. Кроме того, облако Оорта — это не диск, а гигантская сферическая оболочка, окружающая всю Солнечную систему, включая пояс Койпера. Облако Оорта может содержать триллионы объектов и считается источником большинства долгопериодических комет.

Подводим итог: Пояс Койпера — это обширное кольцо из ледяных тел за пределами орбиты Нептуна. В нем находится Плутон и несколько других карликовых планет. По иронии судьбы, пояс Койпера был назван в честь человека, предсказавшего его отсутствие. Изучение объектов пояса Койпера привело к появлению гипотезы о Девятой планете.

Источник текста:
Источник изображений:Vito Technology, Inc.
Trustpilot