Centura Kuiper

Centura Kuiper ( uneori numită și centura Edgeworth -  Kuiper ) este o regiune a sistemului solar de la orbita lui Neptun (30 UA de la Soare ) la o distanță de aproximativ 55 UA. e. de la Soare [1] . Deși centura Kuiper este similară cu centura de asteroizi , este de aproximativ 20 de ori mai lată și de 20-200 de ori mai masivă decât cea din urmă [2] [3] . La fel ca centura de asteroizi, este formată în principal din corpuri mici , adică din material rămas din formarea sistemului solar. Spre deosebire de obiectele din centura de asteroizi, care sunt compuse în principal din roci și metale, obiectele din Centura Kuiper (KBO) sunt compuse în principal din substanțe volatile (numite gheață), cum ar fi metanul , amoniacul și apa . Această regiune a spațiului apropiat conține cel puțin patru planete pitice : Pluto , Haumea , Makemake și Eris . În plus, se crede că unii sateliți ai planetelor Sistemului Solar, cum ar fi luna lui Neptun Triton și luna lui Saturn Phoebe , se crede că au avut, de asemenea, originea în această regiune [4] [5] .

De la descoperirea centurii Kuiper în 1992 [6] , numărul KBO-urilor cunoscute a depășit o mie și se estimează că peste 70.000 de KBO-uri de peste 100 km în diametru nu au fost încă descoperite [7] . Centura Kuiper era considerată anterior a fi principala sursă de comete de scurtă perioadă, cu perioade orbitale de mai puțin de 200 de ani. Cu toate acestea, observațiile de la mijlocul anilor 1990 au arătat că centura Kuiper este stabilă dinamic și că sursa reală a acestor comete este discul împrăștiat , o regiune activă dinamic creată de mișcarea către exterior a lui Neptun acum 4,5 miliarde de ani [8] ; Obiectele disc împrăștiate, cum ar fi Eris , sunt similare cu OPC-urile, dar călătoresc foarte departe de Soare pe orbitele lor (până la 100 UA).

Pluto este cel mai mare obiect cunoscut din centura Kuiper. Inițial a fost considerată o planetă, dar a fost reclasificată drept planetă pitică . Compoziția lui Pluto seamănă cu alte CMO, iar perioada sa orbitală îi permite să fie atribuită unui subgrup de CMO numit „ plutino ”. În onoarea lui Pluto, un subset din cele patru planete pitice cunoscute în prezent care orbitează Neptun sunt numite „ plutoide ”.

Centura Kuiper nu trebuie confundată cu ipoteticul nor Oort , care se află de mii de ori mai departe. Obiectele din centura Kuiper, precum obiectele discului împrăștiat și norul Oort , sunt denumite obiecte trans- neptuniene (TNO) [9] .

Istoria cercetării

După descoperirea lui Pluto, mulți oameni de știință au crezut că nu este singurul obiect de acest gen. De câteva decenii au fost făcute diverse speculații despre regiunea spațiului cunoscută acum sub numele de centura Kuiper, dar prima dovadă directă a existenței sale a fost obținută abia în 1992. Întrucât ipotezele despre natura centurii Kuiper care au precedat descoperirea ei au fost foarte numeroase și variate, este greu de spus cine a formulat mai întâi o astfel de ipoteză.

Ipoteze

Primul astronom care a sugerat existența unei populații trans-neptuniene a fost Frederic Leonard . În 1930, la scurt timp după descoperirea lui Pluto , el a scris: „Nu este posibil să presupunem că Pluto este doar primul dintr-o serie de corpuri dincolo de orbita lui Neptun, care încă așteaptă să fie descoperite și vor fi în cele din urmă descoperite? " [10] .

Kenneth Edgeworth a sugerat (1943, Journal of the British Astronomical Association) că în regiunea spațiului de dincolo de orbita lui Neptun, elementele primare ale nebuloasei din care s -a format Sistemul Solar erau prea împrăștiate pentru a se condensa în planete. Pe baza acestui fapt, el a ajuns la concluzia că „regiunea exterioară a sistemului solar dincolo de orbitele planetelor este ocupată de un număr imens de corpuri relativ mici” [11] și din când în când oricare dintre aceste corpuri „își părăsește mediu și apare ca un oaspete accidental al regiunilor interioare ale sistemului solar [12] o cometă .

Gerard Kuiper a sugerat (1951, Astrofizică) că un astfel de disc s-a format în primele etape ale formării sistemului solar, dar nu a crezut că o astfel de centură a supraviețuit până în zilele noastre. Kuiper a pornit de la presupunerea răspândită atunci că dimensiunea lui Pluto era apropiată de dimensiunea Pământului și, prin urmare, Pluto a împrăștiat aceste corpuri în norul Oort sau chiar din sistemul solar [13] .

În deceniile care au urmat, ipoteza a luat multe forme diferite. De exemplu, în 1962, astrofizicianul american-canadian Alastair J.W. Cameron a înaintat ipoteza existenței unei „mase uriașe de material fin la periferia sistemului solar” [14] , iar mai târziu, în 1964, Fred Whipple ( popularizatorul binecunoscutei teorii „ bulgărelui de zăpadă murdar ” care explică structura unei comete) a sugerat că „centrul de comete” ar putea fi suficient de masiv pentru a provoca perturbări vizibile în mișcarea orbitală a lui Uranus , care a inițiat căutarea planetei notorii dincolo de orbita lui Neptun , sau cel puțin pentru a afecta orbitele cometelor cunoscute [15] . Observațiile au exclus însă această ipoteză [14] .

În 1977, Charles Koval a descoperit planetoidul înghețat Chiron , care orbitează între Saturn și Uranus. A folosit un comparator de clipire ,  același dispozitiv care l-a ajutat pe Clyde Tombaugh să descopere Pluto cu cincizeci de ani mai devreme . În 1992, a fost descoperit un alt obiect cu o orbită similară - Fall  (engleză) [17] . Astăzi se știe că pe orbitele dintre Jupiter și Neptun există o întreagă populație de corpuri cerești asemănătoare cometelor, denumite „ centauri ”. Orbitele centaurilor sunt instabile și au durate de viață dinamice de câteva milioane de ani [18] . Prin urmare, de la descoperirea lui Chiron, astronomii au presupus că populația de centauri trebuie să fie completată dintr-o sursă externă [19] .

Noi dovezi pentru existența centurii Kuiper au venit din studiul cometelor . Se știe de mult că cometele au durate de viață limitate. Pe măsură ce se apropie de Soare, căldura acestuia evaporă substanțele volatile de la suprafața lor în spațiul cosmic, distrugându-le treptat. Deoarece cometele nu au dispărut cu mult înaintea timpului nostru, această populație de corpuri cerești trebuie să fie în mod constant reînnoită [20] . Se crede că una dintre zonele din care provine o astfel de reaprovizionare este „ norul Oort ”, un roi sferic de comete care se întinde pe 50.000 UA . e. de la Soare, a cărui existență a fost invocată pentru prima dată de Jan Oort în 1950 [21] . Se crede că în această regiune își au originea cometele cu perioadă lungă, cum ar fi cometa Hale-Bopp, cu o perioadă orbitală de milenii.

Cu toate acestea, există un alt grup de comete cunoscute sub numele de comete cu perioadă scurtă sau „perioadă” cu o perioadă orbitală mai mică de 200 de ani - de exemplu, cometa Halley . Până în anii 1970, rata descoperirii de noi comete cu perioadă scurtă a devenit din ce în ce mai puțin consecventă cu presupunerea că acestea provin doar din norul Oort [22] . Pentru ca un obiect nor Oort să devină o cometă cu perioadă scurtă, trebuie mai întâi capturat de planetele gigantice. În 1980, în revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , Julio Fernandez a calculat că pentru fiecare cometă care se deplasează din norul Oort în sistemul solar interior, există 600 de comete care sunt ejectate în spațiul interstelar. El a sugerat că centura de comete se afla între 35 și 50 UA. e. ar putea explica numărul observat de comete [23] . Bazându-se pe munca lui Fernandez, în 1988, o echipă de astronomi canadieni, inclusiv Martin Duncan, Thomas Quinn și Scott Tremen, a efectuat o serie de simulări pe computer pentru a determina dacă toate cometele cu perioadă scurtă proveneau din norul Oort. Ei au descoperit că nu toate cometele cu perioadă scurtă ar putea proveni din acest nor - în special, pentru că sunt grupate în apropierea planului ecliptic , în timp ce cometele norului Oort sosesc din aproape orice regiune a cerului. După ce centura descrisă de Fernandez a fost adăugată la calcule, modelul a devenit în concordanță cu observațiile [24] . Întrucât cuvintele „Kuiper” și „centura de comete” erau prezente în prima propoziție a articolului lui H. Fernandez, Tremen a numit această regiune ipotetică a spațiului „centrul Kuiper” [25] .

Descoperire

În 1987, astronomul David Jewitt ( MIT ) s-a gândit serios la „aparentul vid al sistemului solar exterior” [6] . Încercând să găsească alte obiecte dincolo de orbita lui Pluto , el i-a spus studentei sale absolvente Jane Lu , care l-a ajutat : „Dacă nu facem asta, atunci nimeni nu o va face” [26] . Folosind telescoape de la Observatorul Kitt Peak din Arizona și Observatorul Cierro Tololo din Chile , Jewit și Lou au căutat cu un comparator de clipire , aproape în același mod ca Clyde Tombaugh și Charles Koval [26] . Inițial, verificarea fiecărei perechi de plăci a durat până la 8 ore [27] , ulterior procesul a fost foarte accelerat folosind matrici CCD , care, în ciuda unui câmp vizual mai îngust, colectau lumina mai eficient (rețin 90% din lumina primită, în timp ce fotografia plăci - doar 10%) și a permis procesul de comparare pe un monitor de computer. Astăzi, matricele CCD sunt baza pentru majoritatea detectorilor astronomici [28] . În 1988, Jewitt s-a mutat la Institutul Astronomic al Universității din Hawaii . Ulterior, Lou sa alăturat lucrării sale la telescopul de 2,24 de metri de la Observatorul Mauna Kea [29] . Mai târziu, câmpul vizual al CCD-urilor a fost mărit la 1024 × 1024 pixeli, ceea ce a accelerat și mai mult căutarea [30] . După 5 ani de căutări, pe 30 august 1992, Jewitt și Lou au anunțat descoperirea unui obiect candidat cu centura Kuiper (15760) 1992 QB 1 [6] . Şase luni mai târziu au găsit un al doilea candidat (181708) 1993 FW [31] .

După ce au fost realizate primele hărți ale regiunii de dincolo de Neptun, cercetările au arătat că zona numită acum centura Kuiper nu este originea cometelor de scurtă perioadă. De fapt, se formează într-o regiune din apropiere numită „ disc împrăștiat ”, care s-a format în momentul în care Neptun a migrat spre marginile exterioare ale sistemului solar. Regiunea care mai târziu a devenit Centura Kuiper era atunci mult mai aproape de Soare. Neptun a lăsat în urmă o familie de obiecte stabile dinamic, asupra cărora nu poate influența în niciun fel mișcarea (însăși centura Kuiper), precum și un grup separat de obiecte, ale căror perihelii sunt suficient de aproape de Soare, astfel încât Neptun să poată perturba. orbitele lor (disc împrăștiat). Deoarece, spre deosebire de centura stabilă Kuiper, discul împrăștiat este activ dinamic, astăzi este considerat a fi sursa probabilă a cometelor de scurtă perioadă [8] .

Titlu

Ca recunoaștere a lui Kenneth Edgeworth , astronomii se referă uneori la Centura Kuiper drept „Centura Edgeworth-Kuiper” . Cu toate acestea, Brian Marsden consideră că niciunul dintre acești oameni de știință nu merită o astfel de onoare: „Nici Edgeworth, nici Kuiper nu au scris despre ceva similar cu ceea ce observăm acum – Fred Whipple a făcut ” [32] . Există o altă opinie - David Jewitt a spus următoarele despre această problemă: „Dacă vorbim despre numele cuiva... atunci Fernandez merită cel mai mult onoarea de a fi considerat persoana care a prezis centura Kuiper” [13] . Unele grupuri de oameni de știință sugerează utilizarea termenului de obiect trans-neptunian (TNO) pentru obiectele din această centură ca fiind cel mai puțin controversat. Cu toate acestea, acestea nu sunt sinonime, deoarece TNO se referă la toate obiectele care orbitează în jurul lui Neptun și nu doar la obiectele centurii Kuiper.

Categorii de obiecte Belt

Din 26 mai 2008 sunt cunoscute 1077 de obiecte ale centurii transneptuniene, care pot fi împărțite în trei categorii:

Se presupune că obiectele centurii Kuiper constau din gheață cu impurități mici de materie organică , adică aproape de materia cometă.

Masa totală a obiectelor centurii Kuiper este de sute de ori mai mare decât masa centurii de asteroizi , totuși, așa cum era de așteptat, este semnificativ inferioară masei norului Oort . Se crede că în centura Kuiper există câteva mii de corpuri cu un diametru de peste 1000 km, aproximativ 70.000 cu un diametru de peste 100 km și cel puțin 450.000 de corpuri cu un diametru de peste 50 km [35] .

Cele mai mari obiecte din Centura Kuiper

Număr Nume
Diametrul ecuatorial ( km ) 		Semiaxa majoră ,
a. e.		 Periheliu ,
a. e.		 Aphelios ,
a. e.		 Perioada de revoluție
în jurul Soarelui ( ani )
 deschis Note
136199 Eris 2330 +10 / −10 [36] . 67,84 38.16 97,52 559 2005 i Arhivat 31 ianuarie 2018 la Wayback Machine [37]
134340 Pluton 2390 [38] 39,45 29.57 49,32 248 1930 i Arhivat 18 februarie 2017 la Wayback Machine [39] Plutino
136472 Makemake 1500 +400 / -200 [40] 45,48 38.22 52,75 307 2005 i Arhivat 6 decembrie 2020 la Wayback Machine
136108 Haumea ~1500 43.19 34,83 51,55 284 2005 i Arhivat 1 noiembrie 2020 la Wayback Machine
134340 I Charon 1207 ± 3 [41] 39,45 29.57 49,32 248 1978 [39]
225088 Gungun ~1535 67.3 33.6 101,0 553 2016 i
50000 Quaoar ~1100 43,61 41,93 45,29 288 2002 i Arhivat 22 decembrie 2016 la Wayback Machine
90482 Orc 946,3 +74,1 / −72,3 [40] 39.22 30.39 48.05 246 2004 i Arhivat 22 decembrie 2016 la Wayback Machine Plutino
55565 2002AW197 _ 940 47.1 41,0 53.3 323 2002 i Arhivat 1 noiembrie 2020 la Wayback Machine
20000 Varuna 874 [42] 42,80 40,48 45.13 280 2000 i Arhivat 1 noiembrie 2020 la Wayback Machine
28978 Ixion < 822 [42] 39,70 30.04 49,36 250 2001 i Arhivat 22 februarie 2017 la Wayback Machine Plutino
55637 2002 UX 25 681 +116 / −114 [40] 42.6 36.7 48.6 278 2002 i Arhivat 1 noiembrie 2020 la Wayback Machine

Note

  1. ↑ Alan Stern; Colwell, Joshua E. Colisional Erosion in the Primordial Edgeworth-Kuiper Belt and the Generation of the 30–50 AU Kuiper Gap  //  The Astrophysical Journal  : journal. - Editura IOP , 1997. - Vol. 490 , nr. 2 . - P. 879-882 ​​. - doi : 10.1086/304912 .
  2. ↑ Audrey Delsanti și David Jewitt . Sistemul Solar dincolo de planete . Institutul pentru Astronomie, Universitatea din Hawaii . Preluat la 9 martie 2007. Arhivat din original la 25 septembrie 2007.
  3. ↑ Krasinsky, G.A.; Pitjeva, EV ; Vasilyev, M. V.; Yagudina, E.I. Masa ascunsă în centura de asteroizi  (engleză)  // Icarus . - Elsevier , 2002. - iulie ( vol. 158 , nr. 1 ). - P. 98-105 . - doi : 10.1006/icar.2002.6837 .
  4. ↑ Johnson, Torrence V.; și Lunine, Jonathan I.; Luna lui Saturn, Phoebe, ca corp capturat din sistemul solar exterior , Nature, Vol. 435, pp. 69-71
  5. ↑ Craig B. Agnor și Douglas P. Hamilton. Capturarea de către Neptun a lunii sale Triton într-o întâlnire gravitațională cu planete binare . Natura (2006). Consultat la 20 iunie 2006. Arhivat din original pe 21 iunie 2007.
  6. ↑ 1 2 3 David Jewitt , Jane Luu. Descoperirea obiectului candidat Centura Kuiper 1992 QB1 . Natura (1992). Consultat la 20 iunie 2007. Arhivat din original pe 4 iulie 2012.
  7. ↑ David Jewitt . Pagina Centura Kuiper . Consultat la 15 octombrie 2007. Arhivat din original pe 4 iulie 2012.
  8. ↑ 1 2 Harold F. Levison, Luke Donnes. Populațiile cometelor și dinamica cometelor // Enciclopedia sistemului solar / Lucy Ann Adams McFadden, Paul Robert Weissman, Torrence V. Johnson. — al 2-lea. — Amsterdam; Boston: Academic Press , 2007, pp. 575-588. — ISBN 0120885891 .
  9. ↑ Gerard Faure. DESCRIEREA SISTEMULUI DE ASTEROIZI DIN 20 MAI 2004 (2004). Consultat la 1 iunie 2007. Arhivat din original pe 29 mai 2007.
  10. ↑ Ce este impropriu la termenul „centa Kuiper”? (sau, De ce să numești un lucru după un om care nu credea existența lui?)  (engleză) . International Comet Quarterly . Data accesului: 24 octombrie 2010. Arhivat din original pe 4 iulie 2012.
  11. ↑ Davies, John. Dincolo de Pluto: Explorarea limitelor exterioare ale sistemului solar  . - Cambridge University Press, 2001. - P. xii.
  12. ↑ Davies, p. 2
  13. ↑ 12 David Jewitt . DE CE CUREA "KUIPER"? (engleză) . Universitatea din Hawaii . Consultat la 14 iunie 2007. Arhivat din original pe 4 iulie 2012.  
  14. ↑ 12 Davies , p. paisprezece
  15. ↑ FRED L. WHIPPLE. DOVEZI PENTRU O CUREA COMETĂ DE DINcolo DE NEPTUN  . OBSERVATORUL ASTROPIZIC SMITHSONIAN ȘI OBSERVATORUL COLEGIULUI HARVARD (1964). Consultat la 20 iunie 2007. Arhivat din original pe 4 iulie 2012.
  16. ↑ CT Kowal, W Liller, BG Marsden . Descoperirea și orbita lui /2060/ Chiron  (engleză) . Observatorii Hale, Centrul Harvard–Smithsonian pentru Astrofizică (1977). Consultat la 5 decembrie 2010. Arhivat din original pe 4 iulie 2012.
  17. ↑ Foul Arhivat pe 4 decembrie 2019 la Wayback Machine 
  18. ↑ Horner, J.; Evans, NW; Bailey, ME Simulari ale populației de centauri I: Statisticile în vrac  (engleză)  : jurnal. — Jurnalul de afaceri, 2004.
  19. ↑ Davies p. 38
  20. ↑ David Jewitt . De la obiectul centurii Kuiper la nucleul cometar: materia ultraroșie dispărută  //  The Astronomical Journal  : jurnal. - 2002. - Vol. 123 , nr. 2 . - P. 1039-1049 . - doi : 10.1086/338692 .
  21. ↑ Oort, JH , Structura norului de comete care înconjoară Sistemul Solar și o ipoteză privind originea sa , Bull. Astron. Inst. Neth., 11 , p. 91-110 (1950) Text pe serverul Harvard (PDF) Arhivat 3 iunie 2016 la Wayback Machine 
  22. ↑ Davies p. 39
  23. ↑ J. A. Fernandez. Despre existența unei centuri de comete dincolo de Neptun  (engleză) . Observatorio Astronomico Nacional, Madrid (1980). - Cod . Consultat la 20 iunie 2007. Arhivat din original pe 25 iulie 2011.
  24. ↑ M. Duncan, T. Quinn și S. Tremaine. Originea cometelor de scurtă perioadă  (engleză) . The Astrophysical Journal (1988). Consultat la 20 iunie 2007. Arhivat din original pe 4 iulie 2012.
  25. ↑ Davies p. 191
  26. ↑ 1 2 Davies p. cincizeci
  27. ↑ Davies p. 51
  28. ↑ Davies pp. 52, 54, 56
  29. ↑ Davies pp. 57, 62
  30. ↑ Davies p. 65
  31. ↑ Marsden, Brian . 1993 F.W. Minor Planet Center (1993). — Cod biblic . Preluat la 28 iulie 2015. Arhivat din original la 19 martie 2015.
  32. ↑ Davies p. 199
  33. ↑ 1 2 Elkins-Tanton LT Uranus, Neptun, Pluto și sistemul solar exterior. - New York: Chelsea House, 2006. - P. 127. - (The Solar System). - ISBN 0-8160-5197-6 .
  34. ↑ Elkins-Tanton LT Uranus, Neptun, Pluto și sistemul solar exterior. - New York: Chelsea House, 2006. - P. 131. - (The Solar System). - ISBN 0-8160-5197-6 .
  35. ↑ Elkins-Tanton LT Uranus, Neptun, Pluto și sistemul solar exterior. - New York: Chelsea House, 2006. - P. 126. - (The Solar System). - ISBN 0-8160-5197-6 .
  36. ↑ Eris s-a dovedit a fi nu mai mare decât Pluto (link inaccesibil) . Consultat la 21 decembrie 2010. Arhivat din original la 13 ianuarie 2011. 
  37. ↑ Posibil referire la obiecte pe disc împrăștiate .
  38. ↑ D. R. Williams. Fișă informativă Pluto . NASA (7 septembrie 2006). Data accesului: 24 martie 2007. Arhivat din original la 20 august 2011.
  39. ↑ 1 2 Pluto și Charon formează un sistem binar .
  40. ↑ 1 2 3 J. Stansberry, W. Grundy, M. Brown, et al. Proprietățile fizice ale centurii Kuiper și ale obiectelor Centaur: constrângeri ale telescopului spațial Spitzer  //  Sistemul solar dincolo de Neptun : jurnal. - University of Arizona Press, 2007. - Februarie.
  41. ↑ B. Sicardy et al. Mărimea lui Charon și o limită superioară a atmosferei sale dintr-o ocultație stelară  (engleză)  // Nature: journal. - 2006. - Vol. 439 . — P. 52 .
  42. ↑ 12 Wm . Robert Johnston. TNO/Centaur diametre și albedouri . Consultat la 5 aprilie 2008. Arhivat din original pe 8 februarie 2012.

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice