Главная Фотогалерея Рефераты Новости Видеогалерея Статьи  
 
 
Содержание
 
   

Пояс Койпера

      Под понятием Пояс Койпера подразумевается зона, заключающаяся между определенной частью Солнечной системы и внешней зоной космического пространства. У пояса Койпера еще имеется и второе, менее известное название - пояс Э́джворта. Некоторые замечают сходство между зоной пояса Койпера и астероидным поясом. Но показатели массы и размеров первого значительно преобладают над массой и размерами второго (по ширине в 20 раз, по массивности от 20 до 200 раз). Еще одно сходство этих двух зон также заключается в том, что их наполняют мелкогабаритные объекты, которые формировались на протяжении всех этапов становления нашей Солнечной системы. Главной отличительной чертой данных поясов является природа их постоянных составляющих. В астероидном поясе находятся объекты, в которые по большей части входят соединения из металлов и фрагментов твердого вещества - горных пород. А в базовом составе тел пояса Койпера фигурируют более "легкие" материалы из метана, аммиака и воды. В астрономии минимальная область охвата последнего приравнивается к суммарной площади пространства, где обращаются Плутон, Макемаке и Хуамэа. Бытует мнение, что естественные спутники - Тритон и Феба, находящиеся под "покровительством" самых больших планет - Сатурна и Нептуна, также были сформированы именно здесь.
Сразу после объявления об обнаружении пояса Койпера, которое пришлось на 92 год прошлого века, численность тел, обращающихся в нем, достигла 1000. Ученые предполагают, что еще около 70 000 ОПК, принадлежащих к группе тел, поперечники которых превышают 100 км, еще не найдены. Изначально астрофизики думали, что пояс Койпера и есть та самая область, в которой образуется большая часть короткопериодических комет, орбитальный жизненный цикл которых обычно не превышает и 200 лет. Но последующие исследования опровергли данную гипотезу ввиду обнаружения их настоящего источника. Он представляет собой рассеянный диск - зону отличающуюся повышенной динамикой, причиной образования которой стало влияние движения Нептуна.
Плутон можно по праву назвать одним из крупных тел, принадлежащих к поясу Койпера. Когда-то давно его причисляли к виду планет, но на сегодняшний день астрофизики относят его к классу иных объектов - карликовых планет. Состав Плутона идентичен всем известным объектам пояса Койпера. По периоду обращения эту карликовую планету относят к подгруппе ОПК, которая называется плутино. А подгруппа, состоящая из 4 ныне открытых карликовых планет также получила свое название - плутоиды.
Случается, что пояс Койпера по ошибке называют облаком Оорта. Но это не верно. Все тела, входящие в состав зоны Койпера, облака Оорта и рассеянного диска, принято относить к особой группе небесных тел. В научном кругу она имеет название транснептуновые объекты

История


После того, как обнаружили Плутон, ученые стали предполагать, что он является далеко не единственным в своем роде объектом. Многие догадки по поводу зоны, которая на сегодняшний день известна под названием пояс Койпера, существовали десятки лет. Но неопровержимое доказательство о его реальном наличии было получено только в конце 20 века - 1992 году. Ввиду того, что большинство гипотез, связанных с природой данной зоны, выдвинутых до его открытия, были достаточно разнообразны; сегодня трудно дать ответ какая из них больше соответствовала истине.


Гипотезы


Одним из тех, кто впервые представил гипотезу о существовании некой транснепнуновой группе тел, стал Фредерик Леонард. Сразу после официального объявления об открытии Плутона, ученый озвучил свои предположения примерно так: "Возможно, Плутон является только одним из группы тел, находящихся вне зоны орбиты Нептуна. Не исключено, что существуют и другие, которые мы пока не смогли обнаружить."

В 1943 году, одно из зарубежных научных изданий опубликовало статью Кеннета Эжворта, тема которой была напрямую связана с предполагаемым содержимым пояса Койпера. Ученый склонялся к мнению о существовании определенного участка, располагающегося за пределами орбитальной проекции планеты-гиганта - Нетуна, где концентрация первичных элементов туманности слишком мала для образования в ней твердых тел - планет. Опираясь на свои доводы, Эджворт пришел к заключению, что за внутренними пределами Солнечной системы, наверняка, имеется достаточное количество объектов небольших размеров. И систематически несколько тел из данной группы выходят из этой зоны, попадая во внутреннюю область системы нашей звезды, преобразовываясь в кометы.
В 50-е годы прошлого столетия в публикации научного издания "Астрофизика", было представлено описание самого Джерарда Койпера. Ученый склонялся к мнению, что данный диск сформировался на ранних этапах становления Солнечной системы. Но ученый не подозревал, что такой пояс мог просуществовать так долго. Выводы Койпера основывались на более ранних предположениях. Их суть заключалась в попытке сопоставления размеров Плутона с земными. Койпер был убежден, что под влиянием Плутона мелкие тела были унесены к облаку Оорта. Или даже полностью вытеснены далеко от Солнечной системы в целом. Но если бы догадки ученого оправдались, то сам пояс Койпера был бы расположен абсолютно в другой части космического пространства.


Эта гипотеза стала основой более поздних предположений, которые представляли из себя ту же самую гипотезу Койпера, только в разных вариантах. К примеру, в 60-х годах ученый Алистер Керемон озвучил свое, слегка видоизмененное мнение. Керемон не исключал возможности преобладания "некрупного материала, имеющего несоизмеримые с ним массовые показатели". Все эти частицы по мнению физика должны были бы находиться ближе к рубежу разделения Солнечной системы на внешнюю и внутреннюю область. Спустя некоторое время Фред Уиппл - создатель теории под необычным названием "грязный снежок", упрощающей объяснение строения тел комет, также высказал свое мнение о взаимосвязи размеров кометного пояса с мощными возмущениями орбитального движении гиганта Нептуна. Его гипотеза вскоре была опровержена.


К концу 70-х астрофизиком Чарльзом Ковалем был обнаружен ледяной плутеноид Хирон. Также было сообщено, что орбита данного объекта расположена между Ураном и Сатурном. Производя свои исследования, ученый использовал устройство под названием блинк-компаратор, с помощью которого Клайду Томбо когда-то удалось обнаружить Плутон. В начале 90-х годов было объявлено об открытии иного объекта с аналогичной орбитой, которому было незамедлительно присвоено имя Фол. Современные ученые убеждены, что в орбитальных зонах объектов, "обитающих в промежутке между двумя "гигантами" - Юпитером и Нептуном, кометообразные тела находятся в повышенной концентрации. В обиходе ученых-астрономов их обычно называют "кентавры". Их орбиты отличаются непостоянностью. Они имеют свои жизненные циклы, длящиеся не по одному миллиону лет. Именно поэтому с момента обнаружения Хирона ученые стали считать, что пополнение численности "кентавров" регулярно производится из какого-либо внешнего источника.


Достоверные факты, подтверждающие существование пояса Койпера, ученые получили в процессе изучения комет. Еще с давних пор считалось, что время жизни кометы всегда ограничено. Чем стремительнее она приближается к звезде, тем быстрее "легкие" вещества под действием высоких температур начинают улетучиваться в открытый космос. Такая периодическая "обточка" и способствуют их полному уничтожению. Но число комет постоянно пополняется из внешнего пространства. Предположительно из области облака Оорта. Также бытует мнение, что именно в нем и происходит формирование долгопериодических комет. Период обращения таких тел может длиться тысячелетиями.


Существуют и другие кометы, которые относятся к группе короткопериодических. Самая известная из них - комета Галлея с периодом обращения до 200 лет. С 1970 года теория о пополнении числа комет из внешней зоны - облака Оорта, стала подвергаться сомнениям. Все дело в том, что для получения свойств короткоперидической кометы, объекту из облака Оорта для начала необходимо попасть под влияние планет-гигантов. В 80-годах в одном из зарубежных научных изданий было опубликовано предположение Хулио Фернадеса, которое заключалось в том, что на 1 комету, пришедшую из облака Оорта, приходится около 600 комет, которые попросту оказались выброшенными в межзвездное пространство из других областей.
Также ученые представил мнение о том, что сам кометный пояс, находящийся между 35 и 50 а.е от Солнца мог бы объяснить исследуемое количество данных объектов. Анализируя труды Фернандеса, в конце 80-х годов стали проводить компьютерное моделирование с целью выяснения точного количества короткопериодических комет, прибывших из зоны облака Оорта.
В итоге было установлено, что лишь небольшая часть короткопериодических комет имеет такое происхождение. Все дело в том, что кометы, образованные в пространстве, принадлежащем к облаку Оорта, прибывают с разных сторон космоса. А остальным свойственно скапливаться вблизи плоскости эклиптики. После того, как предположения Фернандеса насчет пояса были учтены, его модель стала по большинству параметров соответствовать действительности. Ввиду того, что в работах ученого часто фигурируют такие словосочетания, как "кометный пояс" и упоминается фамилия "Койпер", Тремер решил так и назвать только что открытую зону - "пояс Койпера".


Открытие


В конце 80-х годов ученый Девид Джуитт решил раз и навсегда разобраться с мучающим его вопросом о "кажущейся пустоте внешней системы Солнца". Хотя еще задолго до этого астрофизиком уже были предприняты попытки обнаружения иных объектов, расположенных за Нептуном. Работая со своей напарницей, он все время твердил одну и ту же фразу:" Если мы их не обнаружим, то и никто не сможет". Задействуя мощнейшие телескопы аризонской и чилийской обсерваторий, Джуитт и его помощница Д. Лу занимались поиском таких тел почти теми же методами, к которым до них прибегали Ковали и Томбо, используя блинк-компаратор. В начале пути работа с фотопластинками занимала слишком много времени. На проверку одной пластины у ученых тогда могло уходить по 8 часов. Но в скором времени находчивые исследователи придумали, как сократить данный процесс. Дальнейшие наблюдения Джуитт и Лу проводили уже с помощью ПЗС-матриц, которые наилучшим образом концентрировали световые лучи. Это также значительно облегчило проведение всего процесса компарации за счет того, что основная работа была перенесена на экран монитора компьютера.

На сегодняшний день ПЗС-матрицы являются основным элементом многих астрономических детекторов. Следующий этап исследований проводился Джуиттом уже в крупном университете астрономии, находящимся на Гавайях. Лу также осталась его главным помощником. После 5 лет усердной работы, в августе 1992 года, Джуитт сообщил о своей первой находке. Она была признана соответствующей по всем параметрам типичному телу, находящемуся в пределах пояса Койпера. Спустя полгода учеными был представлен второй аналогичный объект.

После работы над компоновкой фотоснимков пространства за Нептуном, получив на выходе общую карту, также удалось выявить еще один интересный факт о поясе Койпера. В действительности источником короткопериодических комет всегда являлась иная зона, называемая рассеянным диском. Он по многим параметрам напоминает пояс Койпера. Этот диск образовался в период перемещения Нептуна к рубежу внешней и внутренней части Солнечной системы. Также в результате его перемещения к внешним границем системы звезды, осталась группа тел, на которых пояс Койпера уже не мог оказывать никакого влияния. Также вследствие данного события была "оставлена" еще одна группа тел, перигелии которых находятся на достаточно коротких расстояниях от Солнца. Ввиду того, что рассеянный диск считается динамически активной областью, в то время, как пояс Койпера причисляется к динамически стабильным, вероятно, что первый наилучшим образом подходит под описания именно той области, в которой могут образовываться короткопериодические кометы.

 
Имя


Не желая оставлять без внимания большой вклад в науку, произведенный ученым Кеннетом Эджвортом, некоторые ученые имеют привычку называть пояс Койпера по-другому. Второе имя этой области - "пояс Эджворта-Койпера". Но большинство известных астрофизиков, таких, как Брайан Марсден, считают, это неправильным. Марсден говорил: "Койпер и Эджворт проделали огромный путь в данных исследованиях, но ничего похожего на то, что мы можем наблюдать сейчас, ими описано не было. Тот, кто наиболее четко описал то, что соответствует действительности, стал Фред Уиппл.


Также существуют такие категории ученых, предлагающие использовать другой термин для обозначения тел, принадлежащих к пространству пояса Койпера - транснепутонвые объекты ( ТНО). Но данное предложение не может быть принято по той причине, что определение ТНО несет в себе немного другой смысл. Ведь по факту к ТНО имеют отношение все тела, которые находятся за орбитой Нептуна. Но границы пояса Койпера четко определены двумя областями, поэтому объединять эти два понятия с точки зрения науки - не верно.


Категории объектов пояса


В мае 2008 года уже насчитывалось 1077 объектов, находящихся в транснептуновом поясе. Все они подразделяются на несколько категорий:


Классические объекты

 Их орбиты отличается тем, что они находятся под небольшим наклоном и имеют ярковыраженную круглую форму.Также они никак не связаны с обращением и движением более крупных тел - планет. Данные объекты также принято называть "кьюбивано". К 2004 их насчитывалось уже 524.

Резонансные объекты

 Это название говорит само за себя. Такие тела образуют орбитальные резонанс с Нептуном. Объекты с резонансным соотношением 2:3 причисляют к плутино. На 2005 было известно 150 тел, которые можно было бы отнести к группе плутинои еще около 20 иных резонансных объектов. Предположительно объекты плутино в поясе Койпера составляют 10-20% от общего количества тел его пространства.


Рассеянные объекты

 Они отличаются достаточно большим орбитальным эксцентриситетом. В афелии такие тела способны "отходить" от звезды на расстояния, измеряемые в нескольких сотнях а.е. На сегодняшний день удалось обнаружить около 100 подобных объектов. Стоит отметить, что некоторыми учеными они рассматриваются в качестве отдельной группы, принадлежащей к транснептуновым объектам, которые не входят в число постоянных "обитателей" пояса Койпера.

Предположительно в основной состав тел, находящихся в поясе Койпера, входит лед и небольшие фрагменты органических соединений. Это делает их схожими по элементому составу с веществом, из которого обычно состоят кометы.

Суммарная масса тел, обращающихся в пределах пояса Койпера, не в одну сотню раз превосходит суммарную массу астероидного пояса, но предположительно уступает общему массовому показателю тел облака Оорта. Ученые также сумели озвучить приблизительное число объектов, постоянно находящихся в поясе Койпера. Число тел, поперечник которых достигает 1000 км здесь находится около 1000; с поперечником более 100 км - 7000; и более 45 000 с поперечником 50 км.


   
Поиск
Rambler's Top100