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] .
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.
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] .
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] .
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.
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] .
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 |
![]() | |
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |
Naprendszer | |
---|---|
![]() | |
Központi csillag és bolygók | |
törpebolygók | Ceres Plútó Haumea Makemake Eris Jelöltek Sedna Orc Quaoar Gun-gun 2002 MS 4 |
Nagy műholdak | |
Műholdak / gyűrűk | Föld / ∅ Mars Jupiter / ∅ Szaturnusz / ∅ Uránusz / ∅ Neptunusz / ∅ Plútó / ∅ Haumea Makemake Eris Jelöltek kardszárnyú delfin quawara |
Elsőként felfedezett aszteroidák | |
Kis testek | |
mesterséges tárgyak | |
Hipotetikus tárgyak |
|