Požiadali sme ho, aby nám pomohol vysvetliť túto neobvyklú oblasť našej slnečnej sústavy.
Krátko po tom, ako Clyde Tombaugh 18. februára 1930 objavil Pluto, astronómovia začali teoretizovať, že Pluto nebol sám vo vonkajšej slnečnej sústave. Postupom času začali predpokladať existenciu ďalších objektov v regióne, ktoré objavia do roku 1992. Stručne povedané, existencia Kuiperovho pásu - veľké pole úlomkov na okraji slnečnej sústavy - sa teoretizovala skôr, ako bola. kedy objavili.
Definícia:
Kuiperov pás (známy tiež ako pás Edgeworth-Kuiper) je oblasť slnečnej sústavy, ktorá existuje za ôsmimi hlavnými planétami a siaha od Neptúnovej obežnej dráhy (30 AU) po približne 50 AU od Slnka. Je to podobné pásu asteroidov, pretože obsahuje veľa malých telies, všetky zvyšky z formácie slnečnej sústavy.
Na rozdiel od asteroidového pásu je však oveľa väčší - 20-krát väčší a 20 až 200-krát väčší. Ako Mike Brown vysvetľuje:
Kuiperov pás je zbierka tiel mimo obežnej dráhy Neptúna, ktorá, ak by sa nič iné nestalo, ak by sa Neptún netvoril alebo keby sa veci trochu zlepšili, možno by sa mohli spojiť a vytvoriť ďalšiu planétu. za Neptúnom. Ale namiesto toho v histórii slnečnej sústavy, keď sa Neptún formoval, to viedlo k tomu, že tieto objekty sa nemohli spojiť, takže je to len tento pás materiálu mimo Neptúna.
Objav a pomenovanie:
Krátko po tom, ako Tombaugh objavil Pluto, začali astronómovia uvažovať o existencii transneptunskej populácie objektov vo vonkajšej slnečnej sústave. Prvý, kto to navrhol, bol Freckrick C. Leonard, ktorý začal navrhovať existenciu „ultrepeptunských telies“ za Plutom, ktoré ešte neboli objavené.
V tom istom roku astronóm Armin O. Leuschner navrhol, že Pluto „môže byť jedným z mnohých dlhodobých planetárnych predmetov, ktoré ešte treba objaviť.“ V roku 1943 v USA Denník Britskej astronomickej asociácie, Kenneth Edgeworth ďalej vysvetlil túto tému. Podľa Edgewortha bol materiál v prvotnej slnečnej hmlovine za Neptúnom príliš široký, aby kondenzoval na planéty, a teda skôr kondenzoval do nespočetných menších telies.
V roku 1951 v článku pre časopis astrofyzika, že holandský astronóm Gerard Kuiper špekuloval o podobnom disku, ktorý sa vytvoril na začiatku vývoja slnečnej sústavy. Jeden z týchto objektov sa občas potuluje do vnútornej slnečnej sústavy a stáva sa kométou. Myšlienka tohto „Kuiperovho pásu“ dáva astronómom zmysel. Pomohlo to nielen vysvetliť, prečo v slnečnej sústave neboli ďalej žiadne veľké planéty, ale tiež pohodlne zahalilo tajomstvo, odkiaľ kométy pochádzajú.
V roku 1980, v mesačných oznámeniach Kráľovskej astronomickej spoločnosti, uruguajský astronóm Julio Fernández špekuloval, že za pozorovaný počet komét bude potrebný pás komét, ktorý leží medzi 35 a 50 AU.
V nadväznosti na Fernándezovu prácu v roku 1988 vykonal kanadský tím astronómov (tím Martin Duncan, Tom Quinn a Scott Tremaine) množstvo počítačových simulácií a zistil, že Oortov oblak nedokáže vysvetliť všetky krátkodobé kométy. S „pásom“, ako to opísal Fernández, do formulácií sa simulácie zhodovali s pozorovaniami.
V roku 1987 začal astronóm David Jewitt (vtedy na MIT) a potom postgraduálna študentka Jane Luu používať teleskopy na Národnom observatóriu Kitt Peak v Arizone a na medziamerickom observatóriu Cerro Tololo v Čile na prehľadávanie vonkajšej slnečnej sústavy. V roku 1988 sa Jewitt presťahoval do Astronomického ústavu na Havajskej univerzite a Luu sa k nemu neskôr pripojil, aby pracoval na univerzitnom observatóriu Mauna Kea.
Po piatich rokoch hľadania 30. augusta 1992 Jewitt a Luu oznámili „Objav kandidátskeho objektu Kuiperovho pásu“ (15760) 1992 QB1. O šesť mesiacov neskôr objavili druhý objekt v regióne, (181708) 1993 FW. Nasledovalo by oveľa viac ...
Tremaine a jeho kolegovia vo svojej správe z roku 1988 odkazovali na hypotetický región za Neptúnom ako na „Kuiperov pás“, zjavne kvôli tomu, že Fernández použil v úvodnej vete svojho slova slová „Kuiper“ a „pás kométy“. Aj keď to zostalo oficiálnym menom, astronómovia niekedy používajú alternatívne meno Edgeworth-Kuiperov pás, aby pripísali Edgeworthovi za jeho predchádzajúcu teoretickú prácu.
Niektorí astronómovia však zašli tak ďaleko, že tvrdia, že ani jedno z týchto mien nie je správne. Napríklad Brian G. Marsden - britský astronóm a dlhoročný riaditeľ Centra malých planét (MPC) v Harvard-Smithsonianskom stredisku pre astrofyziku - tvrdil, že „ani Edgeworth, ani Kuiper nenapísali nič vzdialene, ako to, čo teraz vidíme, ale Fred Whipple (americký astronóm, ktorý prišiel s hypotézou o kométe „špinavá snehová guľa“) áno. “
David Jewitt ďalej uviedol, že „ak niečo ... Fernández si takmer zaslúži uznanie za predpovedanie Kuiperovho pásu.“ Vzhľadom na kontroverziu spojenú s jeho názvom sa odporúča termín trans-neptuniánsky objekt (TNO) pre objekty v opasku niekoľkými vedeckými skupinami. Ostatní to však považujú za nedostatočné, pretože to môže znamenať akýkoľvek predmet mimo obežnej dráhy Neptúna, nielen objekty v Kuiperovom páse.
Zloženie:
V Kuiperovom páse bolo objavených viac ako tisíc objektov a predpokladá sa, že existuje až 100 000 objektov s priemerom väčším ako 100 km. Vzhľadom na ich malú veľkosť a extrémnu vzdialenosť od Zeme je chemické zloženie KBO veľmi ťažké určiť.
Spektrografické štúdie uskutočňované v regióne od jeho objavu však vo všeobecnosti naznačujú, že jeho členovia sa skladajú predovšetkým z ľadu: zmesi ľahkých uhľovodíkov (napríklad metánu), amoniaku a vodného ľadu - zloženia, ktoré zdieľajú s kométami. Počiatočné štúdie tiež potvrdili širokú škálu farieb medzi KBO, od neutrálnej šedej po tmavo červenú.
To naznačuje, že ich povrchy sú zložené zo širokej škály zlúčenín, od špinavých ľadovcov až po uhľovodíky. V roku 1996 Robert H. Brown a kol. získali spektroskopické údaje o KBO 1993 SC a odhalili, že jeho povrchové zloženie je výrazne podobné zloženiu Pluta, ako aj Neptúnovho mesiaca Triton, ktorý má veľké množstvo metánového ľadu.
Vodný ľad bol zistený v niekoľkých KBO, vrátane TO 199666, 38628 Huya a 20000 Varuna. V roku 2004 Mike Brown a kol. určil existenciu kryštalického vodného ľadu a hydrátu amoniaku na jednom z najväčších známych KBO, 50000 Quaoar. Obidve tieto látky by boli zničené počas veku slnečnej sústavy, čo naznačuje, že Quaoar bol nedávno obnovený, buď vnútornou tektonickou aktivitou, alebo vplyvom meteoritu.
Vedenie spoločnosti Pluto v pásme Kuiper je mnoho ďalších predmetov, ktoré si zasluhujú zmienku. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus a Eris sú všetky veľké ľadové telá v opasku. Niektorí z nich dokonca majú svoje vlastné mesiace. Všetky sú ohromne ďaleko, ale napriek tomu sú na dosah.
Prieskum:
19. januára 2006 NASA spustila New Horizons vesmírna sonda kvôli štúdiu Pluta, jeho mesiacov a jedného alebo dvoch ďalších objektov Kuiperovho pásu. Od 15. januára 2015 začala kozmická loď priblížiť sa k trpasličej planéte a očakáva sa, že do 14. júla 2015 urobí prelet. Keď astronómovia dorazia do tejto oblasti, očakávajú tiež niekoľko zaujímavých fotografií Kuiperovho pásu.
Ešte zaujímavejšia je skutočnosť, že prieskumy iných solárnych systémov naznačujú, že naša slnečná sústava nie je jedinečná. Od roku 2006 sa objavili ďalšie „Kuiperove pásy“ (t. J. Ľadové pásy sutiny) objavené okolo deviatich ďalších hviezdnych systémov. Zdá sa, že spadajú do dvoch kategórií: široké pásy s polomermi nad 50 AU a úzke pásy (ako náš vlastný pás Kuiper) s polomermi medzi 20 a 30 AU a relatívne ostré hranice.
Podľa infračervených prieskumov sa predpokladá, že podľa odhadov 15 až 20% hviezd solárneho typu má masívne štruktúry podobné Kuiper-Belt. Zdá sa, že väčšina z nich je pomerne mladá, ale dvojhviezdne systémy - HD 139664 a HD 53143, ktoré pozoroval Hubbleov vesmírny teleskop v roku 2006 - sa odhadujú na 300 miliónov rokov.
Kuiperov pás je obrovský a nepreskúmaný, je zdrojom mnohých komét a verí sa, že je miestom pôvodu všetkých periodických alebo krátkodobých komét (t. J. Tých, ktorých obežná dráha trvá najmenej 200 rokov). Najznámejšou z nich je Halleyova kométa, ktorá pôsobí už 16 000 až 200 000 rokov.
Budúcnosť Kuiperovho pásu:
Keď spočiatku špekuloval o existencii pásu predmetov mimo Neptúna, Kuiper naznačil, že taký pás pravdepodobne už neexistuje. Nasledujúce objavy sa, samozrejme, ukázali ako nesprávne. Jedna vec, o ktorej mal Kuiper určite pravdu, bola myšlienka, že tieto transneptunské objekty nebudú trvať večne. Ako Mike Brown vysvetľuje:
Hovoríme tomu pás, ale je to veľmi široký pás. Je to niečo ako 45 stupňov na oblohe - tento veľký pruh materiálu, ktorý práve prebrúsil Neptún. A v týchto dňoch sa namiesto toho, aby vyrábali väčšie a väčšie telo, len zrážajú a pomaly brúska do prachu. Ak sa vrátime o ďalších sto miliónov rokov, nezostane už žiadny pás Kuiper.
Vzhľadom na potenciál objavu a to, čo by nás mohlo dôkladné vyšetrenie naučiť o ranej histórii našej slnečnej sústavy, sa mnohí vedci a astronómovia tešia na deň, keď môžeme podrobnejšie vyšetriť Kuiperov pás. Tu dúfame, že New Horizons misia je len začiatkom budúcich desaťročí výskumu tohto tajomného regiónu!
Máme tu veľa zaujímavých článkov v časopise Space Magazine o téme Outer Slnečná sústava a Trans-Neptunion Objects (TNO).
A nezabudnite sa pozrieť na tento článok o planéte Eris, najnovšej trpasličej planéte a najväčšom objavenom TNO.
Astronómovia očakávajú objavenie ďalších dvoch veľkých planét v našej slnečnej sústave.
Space Magazine má tiež kompletný rozhovor s Mikeom Brownom z Caltechu.
Podcast (audio): Stiahnuť (Trvanie: 4:28 - 4,1 MB)
Prihlásiť sa na odber: Apple Podcasts Android | RSS
Podcast (video): Stiahnuť (82,7 MB)
Prihlásiť sa na odber: Apple Podcasts Android | RSS
