Kuiperin vyö ( joskus kutsutaan myös Edgeworth -Kuiperin vyöhykkeeksi ) on aurinkokunnan alue Neptunuksen kiertoradalta ( 30 AU Auringosta ) noin 55 AU :n etäisyydelle. esim. auringosta [1] . Vaikka Kuiperin vyö on samanlainen kuin asteroidivyöhyke , se on noin 20 kertaa leveämpi ja 20-200 kertaa massiivisempi kuin jälkimmäinen [2] [3] . Kuten asteroidivyöhyke, se koostuu pääasiassa pienistä kappaleista eli aurinkokunnan muodostumisesta jääneestä materiaalista. Toisin kuin asteroidivyöhykkeen esineet, jotka koostuvat pääasiassa kivistä ja metalleista, Kuiperin vyön objektit (KBO) koostuvat pääasiassa haihtuvista aineista (kutsutaan jääksi), kuten metaanista , ammoniakista ja vedestä . Tämä lähiavaruuden alue sisältää ainakin neljä kääpiöplaneettaa : Pluto , Haumea , Makemake ja Eris . Lisäksi joidenkin aurinkokunnan planeettojen satelliittien, kuten Neptunuksen kuun Tritonin ja Saturnuksen kuun Phoeben , uskotaan myös syntyneen tältä alueelta [4] [5] .
Kuiperin vyön löytämisen jälkeen vuonna 1992 [6] tunnettujen KBO:iden määrä on ylittänyt tuhannen, ja on arvioitu, että yli 70 000 KBO:ta, joiden halkaisija on yli 100 km, ei ole vielä löydetty [7] . Kuiperin vyöhykkeen uskottiin aiemmin olevan lyhytjaksoisten komeettojen päälähde, joiden kiertoaika on alle 200 vuotta. 1990-luvun puolivälistä lähtien tehdyt havainnot ovat kuitenkin osoittaneet, että Kuiper-vyöhyke on dynaamisesti vakaa ja että näiden komeettojen todellinen lähde on hajallaan oleva levy , dynaamisesti aktiivinen alue, joka on syntynyt Neptunuksen liikkeestä ulospäin 4,5 miljardia vuotta sitten [8] ; Hajallaan olevat levykohteet, kuten Eris , ovat samanlaisia kuin OPC:t, mutta kulkevat kiertoradoillaan hyvin kaukana Auringosta (jopa 100 AU).
Pluto on Kuiperin vyöhykkeen suurin tunnettu esine. Sitä pidettiin alun perin planeetana, mutta se luokiteltiin uudelleen kääpiöplaneetaksi . Pluton koostumus muistuttaa muita yhteisiä markkinajärjestelyjä, ja sen kiertoaika mahdollistaa sen liittämisen yhteisten markkinajärjestelyjen alaryhmään, jota kutsutaan " plutinoksi ". Pluton kunniaksi osajoukkoa neljästä tällä hetkellä tunnetusta Neptunusta kiertävästä kääpiöplaneetasta kutsutaan " plutoideiksi ".
Kuiper-vyöhykettä ei pidä sekoittaa hypoteettiseen Oort-pilveen , joka on tuhansia kertoja kauempana. Kuiper-vyön objekteja, kuten hajalevyn ja Oort-pilven kohteita , kutsutaan trans-Neptunian objekteiksi (TNO) [9] .
Pluton löytämisen jälkeen monet tutkijat uskoivat, että se ei ollut ainoa lajissaan. Erilaisia spekulaatioita avaruusalueesta, joka tunnetaan nyt nimellä Kuiperin vyö, on esitetty useita vuosikymmeniä, mutta ensimmäiset suorat todisteet sen olemassaolosta saatiin vasta vuonna 1992. Koska sen löytöä edeltäneet hypoteesit Kuiperin vyön luonteesta olivat hyvin lukuisia ja vaihtelevia, on vaikea sanoa, kuka tarkalleen ottaen esitti tällaisen hypoteesin.
Ensimmäinen tähtitieteilijä, joka ehdotti transneptunisen väestön olemassaoloa, oli Frederic Leonard . Vuonna 1930, pian Pluton löytämisen jälkeen , hän kirjoitti: "Eikö ole mahdollista olettaa, että Pluto on vain ensimmäinen Neptunuksen kiertoradan ulkopuolella olevien kappaleiden sarjasta , jotka odottavat edelleen löytämistään ja jotka lopulta löydetään? " [10] .
Kenneth Edgeworth ehdotti (1943, Journal of the British Astronomical Association), että Neptunuksen kiertoradan ulkopuolella olevan avaruuden alueella aurinkokunnan muodostuneen sumun pääelementit olivat liian hajallaan tiivistymään planeetoiksi. Tämän perusteella hän tuli siihen tulokseen, että "aurinkokunnan ulompi alue planeettojen kiertoradan ulkopuolella on valtavan määrän suhteellisen pienten kappaleiden miehittämä" [11] ja ajoittain mikä tahansa näistä kappaleista "poistuu ympäristöön ja esiintyy sattumanvaraisena vieraana aurinkokunnan sisäalueilla [12] muuttumassa komeetiksi .
Gerard Kuiper ehdotti (1951, Astrophysics), että tällainen kiekko muodostui aurinkokunnan muodostumisen alkuvaiheessa, mutta ei uskonut, että tällainen vyö on säilynyt nykypäivään. Kuiper lähti tuolloin laajalle levinneestä oletuksesta, että Pluton koko oli lähellä Maan kokoa, ja siksi Pluto hajotti nämä kappaleet Oort-pilveen tai jopa aurinkokunnasta [13] .
Seuraavina vuosikymmeninä hypoteesi otti monia eri muotoja. Esimerkiksi vuonna 1962 amerikkalais-kanadalainen astrofyysikko Alastair J.W. Cameron esitti hypoteesin "valtava massa hienoa materiaalia aurinkokunnan laitamilla" [14] , ja myöhemmin, vuonna 1964, Fred Whipple ( tunnetun " likaisen lumipallon " teorian popularisoija, joka selittää komeetan rakenteen) ehdotti, että "komeetan vyö" voisi olla tarpeeksi massiivinen aiheuttamaan huomattavia häiriöitä Uranuksen kiertoradalla , mikä aloitti pahamaineisen planeetan etsimisen Neptunuksen kiertoradalla tai ainakin vaikuttamaan tunnettujen komeettojen kiertoradalle [15] . Havainnot kuitenkin sulkivat tämän hypoteesin pois [14] .
Vuonna 1977 Charles Koval löysi jäisen planetoidin Chironin , joka kiertää Saturnuksen ja Uranuksen välillä. Hän käytti vilkkujen vertailulaitetta , samaa laitetta, joka auttoi Clyde Tombaughia löytämään Pluton viisikymmentä vuotta aiemmin . Vuonna 1992 löydettiin toinen objekti, jolla oli samanlainen kiertorata - Fall (englanniksi) [17] . Nykyään tiedetään, että Jupiterin ja Neptunuksen välisillä kiertoradoilla on kokonainen populaatio komeetan kaltaisia taivaankappaleita, joita kutsutaan " kentaureiksi ". Kentaurien kiertoradat ovat epävakaita ja niiden dynaaminen elinikä on useita miljoonia vuosia [18] . Siksi tähtitieteilijät ovat Chironin löytämisen jälkeen olettaneet, että kentaurien populaatiota on täydennettävä jostain ulkopuolisesta lähteestä [19] .
Uusia todisteita Kuiperin vyön olemassaolosta on saatu komeettojen tutkimuksesta . On jo pitkään tiedetty, että komeetoilla on rajallinen elinikä. Kun he lähestyvät aurinkoa, sen lämpö haihduttaa pinnaltaan haihtuvat aineet avaruuteen ja tuhoaa ne vähitellen. Koska komeetat eivät kadonneet kauan ennen meidän aikaamme, tätä taivaankappaleiden populaatiota on täydennettävä jatkuvasti [20] . Uskotaan, että yksi alueista, jolta tällainen täydennys tulee, on " Oort-pilvi ", pallomainen komeettojen parvi, joka ulottuu yli 50 000 AU:ta . esim. auringosta, jonka olemassaolon esitti ensimmäisen kerran Jan Oort vuonna 1950 [21] . Pitkäaikaisten komeettojen uskotaan olevan peräisin tältä alueelta, kuten Hale-Bopp-komeetta , jonka kiertoradalla on vuosituhansia.
On kuitenkin olemassa toinen ryhmä komeettoja, jotka tunnetaan nimellä lyhytjaksoiset tai "jaksokomeetat", joiden kiertorata on alle 200 vuotta - esimerkiksi Halleyn komeetta . 1970-luvulle mennessä uusien lyhytjaksoisten komeettojen löytönopeus oli yhä vähemmän yhtäpitävä sen oletuksen kanssa, että ne ovat peräisin vain Oortin pilvestä [22] . Jotta Oort-pilviobjektista tulisi lyhytjaksoinen komeetta, jättiläisplaneettojen on ensin vangittava se. Vuonna 1980 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -lehdessä Julio Fernandez laski, että jokaista Oort-pilvestä sisäiseen aurinkokuntaan siirtyvää komeetta kohden on 600 komeetta, jotka sinkoutuvat tähtienväliseen avaruuteen. Hän ehdotti, että komeetta oli 35-50 AU:n välillä. e. voisi selittää havaitun komeettojen määrän [23] . Fernandezin työhön perustuen vuonna 1988 kanadalaisten tähtitieteilijöiden ryhmä, mukaan lukien Martin Duncan, Thomas Quinn ja Scott Tremen, suoritti sarjan tietokonesimulaatioita selvittääkseen, olivatko kaikki lyhytjaksoiset komeetat peräisin Oortin pilvestä. He havaitsivat, että kaikki lyhytaikaiset komeetat eivät voineet olla peräisin tästä pilvestä - varsinkin, koska ne on ryhmitelty lähelle ekliptista tasoa , kun taas Oort-pilvikomeetat saapuvat melkein mistä tahansa taivaan alueelta. Kun Fernandezin kuvaama hihna lisättiin laskelmiin, mallista tuli havaintojen mukainen [24] . Koska sanat "Kuiper" ja "komeettavyöhyke" olivat H. Fernandezin artikkelin ensimmäisessä virkkeessä, Tremen kutsui tätä hypoteettista avaruuden aluetta "Kuiperin vyöhykkeeksi" [25] .
Vuonna 1987 tähtitieteilijä David Jewitt ( MIT ) pohti vakavasti "ulomman aurinkokunnan näennäistä tyhjyyttä" [6] . Yrittäessään löytää muita esineitä Pluton kiertoradan ulkopuolelta hän sanoi jatko-opiskelijalleen Jane Lulle , joka auttoi häntä : "Jos me emme tee tätä, kukaan ei tee sitä" [26] . Arizonan Kitt Peak Observatoryn ja Chilen Cierro Tololo -observatorion kaukoputkien avulla Jewit ja Lou tekivät hakuja vilkkuvavertailijalla , lähes samalla tavalla kuin Clyde Tombaugh ja Charles Koval [26] . Aluksi kunkin levyparin tarkistaminen kesti jopa 8 tuntia [27] , myöhemmin prosessia nopeutettiin huomattavasti käyttämällä CCD-matriiseja , jotka kapeamasta näkökentästä huolimatta keräsivät valoa tehokkaammin (säilyttävät 90 % vastaanotetusta valosta, kun taas valokuvaus levyt - vain 10%) ja salli vertailuprosessin tietokoneen näytöllä. Nykyään CCD-järjestelmät ovat useimpien tähtitieteellisten ilmaisimien perusta [28] . Vuonna 1988 Jewitt muutti Havaijin yliopiston tähtitieteelliseen instituuttiin . Myöhemmin Lou liittyi työhönsä Mauna Kean observatorion 2,24 metrin kaukoputken parissa [29] . Myöhemmin CCD:iden näkökenttä nostettiin 1024 × 1024 pikseliin, mikä nopeutti edelleen hakua [30] . Viiden vuoden etsinnän jälkeen 30. elokuuta 1992 Jewitt ja Lou ilmoittivat löytäneensä ehdokkaan Kuiperin vyökappaleen (15760) 1992 QB 1 [6] . Kuusi kuukautta myöhemmin he löysivät toisen ehdokkaan (181708) 1993 FW [31] .
Kun ensimmäiset kartat Neptunuksen jälkeisestä alueesta tehtiin, tutkimus osoitti, että Kuiperin vyöhykkeeksi kutsuttu vyöhyke ei ole lyhytaikaisten komeettojen alkuperä. Itse asiassa ne muodostuvat läheiselle alueelle, jota kutsutaan " hajalevyksi ", joka muodostui silloin, kun Neptunus vaelsi aurinkokunnan ulkoreunoihin. Alue, josta myöhemmin tuli Kuiperin vyö, oli tuolloin paljon lähempänä aurinkoa. Neptunus jätti jälkeensä dynaamisesti stabiilien esineiden perheen, joiden liikkeeseen se ei voi vaikuttaa millään tavalla (itse Kuiperin vyöhyke), sekä erillisen esineryhmän, jonka perihelit ovat riittävän lähellä aurinkoa, jotta Neptunus voisi häiritä niiden kiertoradat (hajallaan oleva levy). Koska toisin kuin vakaa Kuiper-vyö, hajalevy on dynaamisesti aktiivinen, sitä pidetään nykyään todennäköisenä lyhytaikaisten komeettojen lähteenä [8] .
Tunnustuksena Kenneth Edgeworthista tähtitieteilijät kutsuvat Kuiperin vyöhykettä joskus "Edgeworth-Kuiperin vyöhykkeeksi" . Brian Marsden kuitenkin uskoo, että yksikään näistä tiedemiehistä ei ansaitse tällaista kunniaa: "Eivät Edgeworth tai Kuiper kirjoittaneet mistään samankaltaisesta kuin mitä me nyt havainnoimme - Fred Whipple teki " [32] . On olemassa toinenkin mielipide – David Jewitt sanoi tästä ongelmasta seuraavasti: "Jos puhumme jonkun nimestä... niin Fernandez ansaitsee eniten kunnian tulla ihmiseksi, joka ennusti Kuiperin vyöhykkeen" [13] . Jotkut tutkijaryhmät ehdottavat termin trans-Neptunian objekti (TNO) käyttöä tämän vyöhykkeen esineille vähiten kiistanalaisena. Nämä eivät kuitenkaan ole synonyymejä, koska TNO viittaa kaikkiin Neptunusta kiertäviin objekteihin, ei vain Kuiperin vyön objekteihin.
26. toukokuuta 2008 mennessä Trans-Neptunian vyöhykkeestä tunnetaan 1077 esinettä, jotka voidaan jakaa kolmeen luokkaan:
Oletetaan, että Kuiperin vyön esineet koostuvat jäästä , jossa on pieniä orgaanisen aineen epäpuhtauksia , eli lähellä komeettaainetta.
Kuiperin vyön kappaleiden kokonaismassa on satoja kertoja suurempi kuin asteroidivyön massa , mutta odotetusti se on huomattavasti pienempi kuin Oort-pilven massa . Kuiperin vyöhykkeellä uskotaan olevan useita tuhansia ruumiita, joiden halkaisija on yli 1000 km, noin 70 000 kappaletta, joiden halkaisija on yli 100 km, ja vähintään 450 000 kappaletta, joiden halkaisija on yli 50 km [35] .
Määrä | Nimi | Päiväntasaajan halkaisija ( km ) |
Suuri puoliakseli , a. e. |
Perihelion , a. e. |
Aphelios , a. e. |
Vallankumousaika auringon ympäri ( vuotta ) |
avata | Huomautuksia |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
136199 | Eris | 2330 +10 / -10 [36] . | 67,84 | 38.16 | 97,52 | 559 | 2005 i Arkistoitu 31. tammikuuta 2018 Wayback Machinessa | [37] |
134340 | Pluto | 2390 [38] | 39.45 | 29.57 | 49.32 | 248 | 1930 i Arkistoitu 18. helmikuuta 2017 Wayback Machinessa | [39] Plutino |
136472 | Makemake | 1500 +400 / -200 [40] | 45.48 | 38.22 | 52,75 | 307 | 2005 i Arkistoitu 6. joulukuuta 2020 Wayback Machinessa | |
136108 | Haumea | ~1500 | 43.19 | 34,83 | 51,55 | 284 | 2005 i Arkistoitu 1. marraskuuta 2020 Wayback Machinessa | |
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 | |
50 000 | Quaoar | ~1100 | 43,61 | 41,93 | 45.29 | 288 | 2002 i Arkistoitu 22. joulukuuta 2016 Wayback Machinessa | |
90482 | Orc | 946,3 +74,1 / -72,3 [40] | 39.22 | 30.39 | 48.05 | 246 | 2004 i Arkistoitu 22. joulukuuta 2016 Wayback Machinessa | Plutino |
55565 | 2002AW197_ _ | 940 | 47.1 | 41,0 | 53.3 | 323 | 2002 i Arkistoitu 1. marraskuuta 2020 Wayback Machinessa | |
20 000 | Varuna | 874 [42] | 42,80 | 40.48 | 45.13 | 280 | 2000 i Arkistoitu 1. marraskuuta 2020 Wayback Machinessa | |
28978 | Ixion | < 822 [42] | 39,70 | 30.04 | 49,36 | 250 | 2001 i Arkistoitu 22. helmikuuta 2017 Wayback Machinessa | Plutino |
55637 | 2002 UX 25 | 681 +116 / -114 [40] | 42.6 | 36.7 | 48.6 | 278 | 2002 i Arkistoitu 1. marraskuuta 2020 Wayback Machinessa |
Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |
|
aurinkokunta | |
---|---|
Keskitähti ja planeetat _ | |
kääpiöplaneetat | Ceres Pluto Haumea Makemake Eris Ehdokkaat Sedna Orc Quaoar Ase-ase 2002 MS 4 |
Suuret satelliitit | |
Satelliitit / renkaat | Maa / ∅ Mars Jupiter / ∅ Saturnus / ∅ Uranus / ∅ Neptunus / ∅ Pluto / ∅ Haumea Makemake Eris Ehdokkaat Orca quawara |
Ensimmäiset löydetyt asteroidit | |
Pienet ruumiit | |
keinotekoisia esineitä | |
Hypoteettiset esineet |
|