Kuiper öv

A Kuiper-öv ( néha Edgeworth -Kuiper  -övnek is nevezik ) a Naprendszer egy része a Neptunusz pályájától (30 AU a Naptól ) körülbelül 55 AU távolságig. pl. a Napból [1] . Bár a Kuiper-öv hasonló az aszteroidaövhöz , körülbelül 20-szor szélesebb és 20-200-szor nagyobb tömegű, mint az utóbbi [2] [3] . Az aszteroidaövhöz hasonlóan főleg kis testekből áll , vagyis a Naprendszer keletkezéséből visszamaradt anyagokból. Az aszteroidaöv objektumaitól eltérően, amelyek elsősorban kőzetekből és fémekből állnak, a Kuiper-öv objektumok (KBO-k) elsősorban illékony anyagokból (úgynevezett jégből) állnak, például metánból , ammóniából és vízből . Ez a közeli űrterület legalább négy törpebolygót tartalmaz : Plútó , Haumea , Makemake és Eris . Ezen túlmenően a Naprendszer bolygóinak egyes műholdjai, például a Neptunusz holdja, a Triton és a Szaturnusz Phoebe nevű holdja is feltételezhetően ebből a régióból származtak [4] [5] .

A Kuiper-öv 1992-es felfedezése óta [6] az ismert KBO-k száma meghaladta az ezret, és a becslések szerint több mint 70 000 100 km-nél nagyobb átmérőjű KBO-t még nem fedeztek fel [7] . A Kuiper-övről korábban azt hitték, hogy a 200 évnél rövidebb keringési periódusú, rövid periódusú üstökösök fő forrása. Az 1990-es évek közepe óta végzett megfigyelések azonban azt mutatják, hogy a Kuiper-öv dinamikusan stabil, és ezen üstökösök valódi forrása a szórt korong , egy dinamikusan aktív régió, amelyet a Neptunusz 4,5 milliárd évvel ezelőtti kifelé irányuló mozgása hozott létre [8] ; A szétszórt lemezobjektumok, mint például az Eris , hasonlóak az OPC-ekhez, de pályájukon nagyon messze járnak a Naptól (akár 100 AU-ig).

A Plútó a Kuiper-öv legnagyobb ismert objektuma. Eredetileg bolygónak számított, de törpebolygóvá minősítették át . A Plútó összetétele más KPSZ-hez hasonlít, és keringési periódusa lehetővé teszi, hogy a KPSZ-ek egy alcsoportjához, az úgynevezett " plutino "-hoz rendelhető. A Plútó tiszteletére a jelenleg ismert négy Neptunusz körül keringő törpebolygó egy részét " plutoidoknak " nevezik.

A Kuiper-öv nem tévesztendő össze a hipotetikus Oort-felhővel , amely több ezerszer távolabb van. A Kuiper-öv objektumaihoz hasonlóan a szórt korong és az Oort-felhő objektumaihoz transzneptuniai objektumoknak (TNO-knak) nevezik [ 9] .

Kutatástörténet

A Plútó felfedezése után sok tudós úgy gondolta, hogy nem ez az egyetlen ilyen tárgy. A ma Kuiper-övként ismert űrrégióról több évtizede születtek különféle találgatások, de létezésének első közvetlen bizonyítékát csak 1992-ben szerezték meg. Mivel a felfedezést megelőző, a Kuiper-öv természetére vonatkozó hipotézisek nagyon sokak és változatosak voltak, nehéz megmondani, hogy pontosan ki állított fel először egy ilyen hipotézist.

Hipotézisek

Frederic Leonard volt az első csillagász, aki felvetette a transzneptuniai populáció létezését . 1930-ban, nem sokkal a Plútó felfedezése után ezt írta: „Nem feltételezhető, hogy a Plútó csak az első a Neptunusz pályáján túli testek sorozatából , amelyek még mindig felfedezésre várnak, és végül felfedezik? " [10] .

Kenneth Edgeworth azt javasolta (1943, Journal of the British Astronomical Association), hogy a Neptunusz pályáján túli űrrégióban a köd elsődleges elemei, amelyekből a Naprendszer kialakult , túlságosan szétszóródtak ahhoz, hogy bolygókká tömörüljenek. Ennek alapján arra a következtetésre jutott, hogy „a Naprendszer külső, a bolygók pályáján túli régióját hatalmas számú viszonylag kis test foglalja el” [11] , és időről időre bármelyik test „elhagyja környezetben, és a Naprendszer belső régióinak [12] üstökössé válva .

Gerard Kuiper azt javasolta (1951, Astrophysics), hogy egy ilyen korong a Naprendszer kialakulásának korai szakaszában alakult ki, de nem hitte el, hogy egy ilyen öv a mai napig fennmaradt. Kuiper abból az akkoriban elterjedt feltételezésből indult ki, hogy a Plútó mérete közel van a Föld méretéhez, ezért a Plútó ezeket a testeket az Oort-felhőbe vagy akár a Naprendszerből szórta szét [13] .

A következő évtizedekben a hipotézis sokféle formát öltött. Például 1962-ben Alastair J. W. Cameron amerikai-kanadai asztrofizikus azt a hipotézist állította fel, hogy "a Naprendszer peremén hatalmas tömegű finom anyag" [14] , majd később, 1964-ben Fred Whipple ( az üstökös szerkezetét magyarázó , jól ismert „ piszkos hógolyó ” elmélet népszerűsítője) azt javasolta, hogy az „üstökösöv” elég masszív lehet ahhoz, hogy észrevehető perturbációkat okozzon az Uránusz keringési mozgásában, ami elindította a hírhedt bolygó keresését az üstökösön túl. Neptunusz pályája , vagy legalábbis befolyásolja az ismert üstökösök pályáját [15] . A megfigyelések azonban ezt a hipotézist kizárták [14] .

1977-ben Charles Koval felfedezte a Chiron jeges planetoidot , amely a Szaturnusz és az Uránusz között kering. Villogó komparátort használt , ugyanazt az  eszközt, amely segített Clyde Tombaughnak ötven évvel korábban felfedezni a Plútót . 1992-ben egy másik, hasonló pályával rendelkező objektumot fedeztek fel - a Fall -t  (angolul) [17] . Ma már ismert, hogy a Jupiter és a Neptunusz közötti pályán üstökösszerű égitestek egész populációja él, amelyeket " kentauroknak " neveznek. A kentaurok pályái instabilok, dinamikus élettartamuk több millió év [18] . Ezért Chiron felfedezése óta a csillagászok azt feltételezték, hogy a kentaurok populációját valamilyen külső forrásból kell pótolni [19] .

A Kuiper-öv létezésére vonatkozó új bizonyítékok az üstökösök tanulmányozásából származnak . Régóta ismert, hogy az üstökösök élettartama véges. Ahogy közelednek a Naphoz, annak hője elpárologtatja az illékony anyagokat a felszínükről a világűrbe, fokozatosan elpusztítva azokat. Mivel az üstökösök nem tűntek el jóval időszámításunk előtt, az égitestek ezen populációját folyamatosan pótolni kell [20] . Úgy gondolják, hogy az egyik olyan terület, ahonnan ez az utánpótlás származik, az „ Oort-felhő ”, egy gömb alakú üstökösraj, amely meghaladja az 50 000 AU-t . e. a Napból, amelynek létezését először Jan Oort vetette fel 1950-ben [21] . Úgy gondolják, hogy a hosszú periódusú üstökösök, mint például a Hale-Bopp-üstökös , amelynek keringési periódusa évezredek, ebből a régióból származnak.

Létezik azonban az üstökösök egy másik csoportja, amelyeket rövid periódusú vagy „periódusos” üstökösöknek neveznek, és amelyek keringési ideje kevesebb, mint 200 év – ilyen például a Halley-üstökös . Az 1970-es évekre az új, rövid periódusú üstökösök felfedezésének aránya egyre kevésbé volt összhangban azzal a feltételezéssel, hogy csak az Oort-felhőből származnak [22] . Ahhoz, hogy egy Oort-felhőobjektum rövid periódusú üstökössé váljon, először az óriásbolygóknak kell befogniuk. 1980-ban a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society folyóiratban Julio Fernandez kiszámította, hogy minden üstökösre, amely az Oort-felhőből a belső Naprendszerbe költözik, 600 üstökös jut a csillagközi térbe. Azt javasolta, hogy az üstökösöv 35 és 50 AU között legyen. e) megmagyarázhatja az üstökösök megfigyelt számát [23] . Fernandez munkájára építve 1988-ban egy kanadai csillagászcsoport, köztük Martin Duncan, Thomas Quinn és Scott Tremen számítógépes szimulációk sorozatát futtatta le annak megállapítására, hogy az összes rövid periódusú üstökös az Oort felhőből származik-e. Azt találták, hogy nem minden rövid periódusú üstökös származhat ebből a felhőből – különösen azért, mert az ekliptikus sík közelében csoportosulnak , míg az Oort-felhő-üstökösök az égbolt szinte bármely területéről érkeznek. Miután a Fernandez által leírt övet hozzáadtuk a számításokhoz, a modell konzisztenssé vált a megfigyelésekkel [24] . Mivel a "Kuiper" és az "üstökösöv" szavak szerepeltek H. Fernandez cikkének első mondatában, Tremen a térnek ezt a hipotetikus régióját "Kuiper-övnek" nevezte [25] .

Felfedezés

1987-ben David Jewitt ( MIT ) csillagász komolyan elgondolkodott "a külső Naprendszer látszólagos ürességén" [6] . A Plútó pályáján kívüli objektumok felkutatása során azt mondta végzős hallgatójának , Jane Lu -nak, aki segített neki : "Ha nem tesszük meg, akkor senki sem fogja megtenni" [26] . Az arizonai Kitt Peak Obszervatórium és a chilei Cierro Tololo Obszervatórium teleszkópjai segítségével Jewit és Lou pislogó komparátorral keresett , nagyjából ugyanúgy, mint Clyde Tombaugh és Charles Koval [26] . Kezdetben az egyes lemezpárok ellenőrzése akár 8 órát is igénybe vett [27] , később a folyamatot nagymértékben felgyorsították CCD mátrixok segítségével , amelyek a szűkebb látómező ellenére is hatékonyabban gyűjtötték a fényt (a kapott fény 90%-át megtartották, míg a fotográfiai lemezek - csak 10%), és lehetővé tették az összehasonlítási folyamatot egy számítógép-monitoron. Ma a legtöbb csillagászati ​​detektor alapját a CCD-tömbök képezik [28] . 1988-ban Jewitt a Hawaii Egyetem Csillagászati ​​Intézetébe költözött . Ezt követően Lou csatlakozott a Mauna Kea Obszervatórium 2,24 méteres teleszkópjának munkájához [29] . Később a CCD-k látómezejét 1024 × 1024 pixelre növelték, ami tovább gyorsította a keresést [30] . 5 évnyi kutatás után 1992. augusztus 30-án Jewitt és Lou bejelentették, hogy felfedezték a Kuiper-övben jelölt objektumot (15760) 1992 QB 1 [6] . Hat hónappal később találtak egy második jelöltet (181708) 1993 FW [31] .

Miután elkészültek a Neptunuszon túli régió első térképei, a kutatások kimutatták, hogy a ma Kuiper-övnek nevezett zóna nem a rövid periódusú üstökösök eredete. Valójában a " szórt korongnak " nevezett közeli régióban alakulnak ki, amely akkor keletkezett, amikor a Neptunusz a Naprendszer külső szélei felé vándorolt. A későbbi Kuiper-övvé vált régió akkor sokkal közelebb volt a Naphoz. A Neptunusz egy dinamikusan stabil objektumcsaládot hagyott maga után, amelyek mozgását semmilyen módon nem tudja befolyásolni (magát a Kuiper-övet), valamint egy különálló objektumcsoportot, amelyek perihéliumai elég közel vannak a Naphoz ahhoz, hogy a Neptunusz megzavarhassa. pályájukat (szórt korong). Mivel a stabil Kuiper-övvel ellentétben a szórt korong dinamikusan aktív, ma ezt tartják a rövid periódusú üstökösök valószínű forrásának [8] .

Cím

Kenneth Edgeworth elismeréseként a csillagászok néha "Edgeworth-Kuiper-övnek" nevezik a Kuiper -övet . Brian Marsden azonban úgy véli, hogy egyik tudós sem érdemel ekkora megtiszteltetést: "Sem Edgeworth, sem Kuiper nem írt semmi hasonlóról, mint amit most megfigyelünk - Fred Whipple tette " [32] . Van egy másik vélemény is – David Jewitt a következőket mondta erről a problémáról: "Ha valaki nevéről beszélünk... akkor Fernandez leginkább megérdemli azt a megtiszteltetést, hogy őt tekintik annak a személynek, aki megjósolta a Kuiper-övet" [13] . Egyes tudóscsoportok azt javasolják, hogy az ebben az övezetben található objektumokra a transz-neptuniai objektum (TNO) kifejezést használják a legkevésbé vitatottnak. Ezek azonban nem szinonimák, mivel a TNO a Neptunusz körül keringő összes objektumra vonatkozik, nem csak a Kuiper-öv objektumaira.

Övobjektum kategóriák

2008. május 26- ig a transzneptúni öv 1077 objektuma ismert, amelyek három kategóriába sorolhatók:

Feltételezzük, hogy a Kuiper-öv tárgyai jégből állnak, kis szervesanyag - szennyeződésekkel , vagyis közel vannak az üstökösanyaghoz.

A Kuiper-öv objektumainak össztömege több százszor nagyobb, mint az aszteroidaöv tömege , azonban a várakozásoknak megfelelően lényegesen kisebb, mint az Oort-felhő tömege . Úgy gondolják, hogy a Kuiper-övben több ezer 1000 km-nél nagyobb átmérőjű, körülbelül 70 000 100 km-nél nagyobb átmérőjű, és legalább 450 000 50 km-nél nagyobb átmérőjű test található [35] .

A Kuiper-öv legnagyobb objektumai

Szám Név Egyenlítői
átmérő ( km )
Major semiaxis ,
a. e.
Perihelion ,
a. e.
Aphelios ,
a. e.

A Nap körüli forradalom időszaka ( év )
nyisd ki Megjegyzések
136199 Eris 2330 +10 / -10 [36] . 67,84 38.16 97,52 559 2005 i Archivált 2018. január 31-én a Wayback Machine -nél [37]
134340 Plútó 2390 [38] 39.45 29.57 49.32 248 1930 i Archiválva : 2017. február 18. a Wayback Machine -nél [39] Plutino
136472 Makemake 1500 +400 / -200 [40] 45.48 38.22 52,75 307 2005 i Archiválva 2020. december 6-án a Wayback Machine -nél
136108 Haumea ~1500 43.19 34,83 51.55 284 2005 i Archiválva 2020. november 1-én a Wayback Machine -nél
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 Archiválva 2016. december 22-én a Wayback Machine -nél
90482 Orc 946,3 +74,1 / -72,3 [40] 39.22 30.39 48.05 246 2004 i Archiválva 2016. december 22-én a Wayback Machine -nél Plutino
55565 2002AW197_ _ 940 47.1 41,0 53.3 323 2002 i Archiválva : 2020. november 1. a Wayback Machine -nél
20000 Varuna 874 [42] 42,80 40.48 45.13 280 2000 i Archiválva : 2020. november 1. a Wayback Machine -nél
28978 Ixion < 822 [42] 39,70 30.04 49.36 250 2001 i Archivált 2017. február 22-én a Wayback Machine -nél Plutino
55637 2002 UX 25 681 +116 / -114 [40] 42.6 36.7 48.6 278 2002 i Archiválva : 2020. november 1. a Wayback Machine -nél

Jegyzetek

  1. Alan Stern; Colwell, Joshua E. Ütközéses erózió a primordial Edgeworth-Kuiper-övben és a 30–50 AU Kuiper-rés keletkezése  //  The Astrophysical Journal  : Journal. - IOP Publishing , 1997. - Vol. 490 , sz. 2 . - P. 879-882 ​​. - doi : 10.1086/304912 .
  2. Audrey Delsanti és David Jewitt . A Naprendszer a bolygókon túl . Hawaii Egyetem Csillagászati ​​Intézete . Letöltve: 2007. március 9. Az eredetiből archiválva : 2007. szeptember 25..
  3. Krasinsky, G.A.; Pitjeva, EV ; Vasziljev, M. V.; Yagudina, E.I. Rejtett tömeg az aszteroidaövben  (angol)  // Icarus . - Elsevier , 2002. - július ( 158. kötet , 1. szám ). - P. 98-105 . - doi : 10.1006/icar.2002.6837 .
  4. Johnson, Torrence V.; és Lunine, Jonathan I.; A Szaturnusz holdja, a Phoebe, mint a külső Naprendszerből elfogott test , Nature, Vol. 435, pp. 69-71
  5. Craig B. Agnor és Douglas P. Hamilton. A Neptunusz Triton holdjának elfogása bináris bolygó gravitációs találkozásában . Természet (2006). Letöltve: 2006. június 20. Az eredetiből archiválva : 2007. június 21..
  6. 1 2 3 David Jewitt , Jane Luu. A Kuiper-öv jelölt tárgyának felfedezése 1992 QB1 . Természet (1992). Letöltve: 2007. június 20. Az eredetiből archiválva : 2012. július 4..
  7. David Jewitt . Kuiper-öv oldal . Letöltve: 2007. október 15. Az eredetiből archiválva : 2012. július 4..
  8. 1 2 Harold F. Levison, Luke Donnes. Az üstököspopulációk és az üstökösök dinamikája // A Naprendszer enciklopédiája / Lucy Ann Adams McFadden, Paul Robert Weissman, Torrence V. Johnson. — 2. – Amszterdam; Boston: Academic Press , 2007, 575-588. — ISBN 0120885891 .
  9. Gerard Faure. AZ SZTEROIDOK RENDSZERÉNEK LEÍRÁSA 2004. MÁJUS 20-ÁN (2004). Letöltve: 2007. június 1. Az eredetiből archiválva : 2007. május 29.
  10. Mi a helytelen a "Kuiper-öv" kifejezésben? (vagy: Miért nevezzünk el egy dolgot egy emberről, aki nem hitte el a létezését?)  (angol) . Nemzetközi üstökös negyedéves . Hozzáférés dátuma: 2010. október 24. Az eredetiből archiválva : 2012. július 4..
  11. Davies, John. A Plútón túl: A Naprendszer  külső határainak feltárása . - Cambridge University Press, 2001. - P. xii.
  12. Davies, p. 2
  13. 12 David Jewitt . MIÉRT A "KUIPER" ÖV? (angol) . Hawaii Egyetem . Letöltve: 2007. június 14. Az eredetiből archiválva : 2012. július 4..  
  14. 12. Davies , p. tizennégy
  15. FRED L. WHIPPLE. BIZONYÍTVÁNY A NEPTUNUSON TÚL EGYÜKSZÖVÖVRE  . SMITHSONIAN ASZTROPHIZIKAI OBSERVATÓRIUM ÉS A HARVARD FŐISKOLA OBSZERVATÓRIUMA (1964). Letöltve: 2007. június 20. Az eredetiből archiválva : 2012. július 4..
  16. CT Kowal, W Liller, BG Marsden . A /2060/ Chiron felfedezése és pályája  (angol) . Hale Observatories, Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics (1977). Letöltve: 2010. december 5. Az eredetiből archiválva : 2012. július 4..
  17. Foul archiválva : 2019. december 4. a Wayback Machine -nél 
  18. Horner, J.; Evans, NW; Bailey, ME Simulations of the Population of Kentaurs I: The Bulk Statistics  (angolul)  : folyóirat. — A Business Journal, 2004.
  19. Davies p. 38
  20. David Jewitt . A Kuiper-öv objektumától az üstökösmagig: A hiányzó ultravörös anyag  //  The Astronomical Journal  : folyóirat. - 2002. - 20. évf. 123. sz . 2 . - P. 1039-1049 . - doi : 10.1086/338692 .
  21. Oort, JH , A Naprendszert körülvevő üstökösfelhő szerkezete és az eredetére vonatkozó hipotézis , Bull. Astron. Inst. Neth., 11. , p. 91-110 (1950) Szöveg a Harvard szerveren (PDF) Archivált 2016. június 3-án a Wayback Machine -en 
  22. Davies p. 39
  23. J. A. Fernandez. A Neptunon túli üstökösöv létezéséről  (angolul) . Observatorio Astronomico Nacional, Madrid (1980). - . Letöltve: 2007. június 20. Az eredetiből archiválva : 2011. július 25..
  24. M. Duncan, T. Quinn és S. Tremaine. A rövid periódusú üstökösök eredete  (angol) . The Astrophysical Journal (1988). Letöltve: 2007. június 20. Az eredetiből archiválva : 2012. július 4..
  25. Davies p. 191
  26. 1 2 Davies p. ötven
  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. Kisbolygó Központ (1993). — Iránykód . Letöltve: 2015. július 28. Az eredetiből archiválva : 2015. március 19.
  32. Davies p. 199
  33. 1 2 Elkins-Tanton LT Uránusz, Neptunusz, Plútó és a Külső Naprendszer. - New York: Chelsea House, 2006. - P. 127. - (A Naprendszer). - ISBN 0-8160-5197-6 .
  34. Elkins-Tanton LT Uránusz, Neptunusz, Plútó és a Külső Naprendszer. - New York: Chelsea House, 2006. - P. 131. - (A Naprendszer). - ISBN 0-8160-5197-6 .
  35. Elkins-Tanton LT Uránusz, Neptunusz, Plútó és a Külső Naprendszer. - New York: Chelsea House, 2006. - P. 126. - (A Naprendszer). - ISBN 0-8160-5197-6 .
  36. Az Eriszről kiderült, hogy nem nagyobb, mint a Plútó (hozzáférhetetlen kapcsolat) . Letöltve: 2010. december 21. Az eredetiből archiválva : 2011. január 13.. 
  37. ↑ Lehetséges, hogy szórt lemezobjektumokra utal .
  38. D. R. Williams. Plútó adatlap . NASA (2006. szeptember 7.). Hozzáférés dátuma: 2007. március 24. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 20.
  39. 1 2 Plútó és Charon kettős rendszert alkotnak .
  40. 1 2 3 J. Stansberry, W. Grundy, M. Brown és mtsai. A Kuiper-öv és a Kentaur-objektumok fizikai tulajdonságai: A Spitzer-űrteleszkóp kényszerei  //  A Naprendszer a Neptunuszon túl : folyóirat. - University of Arizona Press, 2007. - február.
  41. B. Sicardy et al. Charon mérete és légkörének felső határa csillagok okkultációjából  (angol)  // Nature: Journal. - 2006. - Vol. 439 . — 52. o .
  42. 12 Wm . Robert Johnston. TNO/Centaur átmérők és albedók . Letöltve: 2008. április 5. Az eredetiből archiválva : 2012. február 8..

Irodalom

Linkek