Итак, мы добрались практически до окраины Солнечной системы – до пояса Койпера. Здесь царит невообразимый холод, близкий к холоду мирового пространства (около - 253°С), а наше Солнце отсюда видится маленькой звездочкой – правда, очень яркой, куда ярче остальных звезд, но – не приносящей практически никакого тепла.
Пояс Койпера – это так называемые транснептуновые объекты, находящиеся за орбитой последней планеты Солнечной системы. Он намного больше основного пояса астероидов между Марсом и Юпитером: в 20 раз шире и, по разным оценкам, от 20 до 100 раз тяжелее. Это – материал, оставшийся после формирования основных планет, мелкие объекты-астероиды и карликовые планеты. Начинается пояс на расстоянии около 30 а.е. и простирается на 30-40 а.е. вглубь космоса (одна астрономическая единица - это расстояние от Земли до Солнца, примерно 150 млн км).
История открытия
Первую научно обоснованную гипотезу о существовании за орбитой Нептуна большого скопления малых небесных тел выдвинул ирландский астроном и инженер Кеннет Эджворт в 1943 году: он предположил, что газопылевое облако, из которого сформировалась наша Солнечная система, не могло резко исчезнуть за пределами обращения Нептуна, оставив лишь один маленький Плутон.
Куда логичнее представить, что диск вещества, образовавшего планеты, должен тянуться дальше, но плотность вещества на таком расстоянии уже становится недостаточной для того, чтобы «слепить» крупные объекты – следовательно, за орбитами основных планет должно существовать большое количество малых тел.
Следующий шаг к открытию пояса Койпера был сделан при изучении короткопериодических комет – то есть комет с периодом обращения менее 200 лет. В начале 50-х годов прошлого века голландский астроном Ян Хендрик Оорт опубликовал научно обоснованную теорию (пока она никем не доказана на 100%), что на внешних границах солнечной системы существует облако – скопление малых объектов:
В его честь это скопление названо облаком Оорта. Теория объясняет, откуда берутся ядра долгопериодических комет с периодом обращения более 200 лет – из этого далекого облака. Маленький космический объект попадает под действие солнечной гравитации или пролетающей мимо звезды – гравитация «срывает» его с орбиты и отправляет в путешествие к Солнцу. Приближаясь к светилу, космическое тело нагревается, замерзшие газы, входящие в его состав, испаряются и вместе с пылью образуют хвост, устремленный в обратную сторону от Солнца. В результате мы наблюдаем комету:
Но откуда берутся ядра короткопериодических комет? Для них источник ядер – скопление малых небесных тел – должен существовать гораздо ближе, чем далекое облако Оорта, расположенное, предположительно, на расстоянии около 1 светового года. Учитывая размер орбиты Плутона (248 земных лет), ученые еще в середине XX века стали выдвигать гипотезу, что некий пояс малых космический объектов, служащий источником ядер комет с периодом обращения менее 200 лет, должен существовать за орбитой Нептуна и, возможно, Плутон является просто одним из самых крупных объектов такого пояса.
Наконец, в 1992 году был открыт первый объект за Плутоном, который назвали 1992 QB1. В течение следующих лет были открыты еще несколько мелких объектов, а в настоящее время их число превышает 2000.
Парадокс с названием
Интересно, что Койпер только один раз – в 1951 году – мельком упомянул, что после формирования Солнечной системы за орбитой Нептуна должно было остаться какое-то количество тел, НО, - продолжил Койпер тогда, -
«Сейчас, конечно, этих тел уже нет, потому что все они выброшены из этой области тяготением Плутона».
Плутон он считал достаточно массивной планетой. То есть Койпер не только не предсказывал существование пояса Койпера, как это делали другие ученые, но и, наоборот – он был убежден, что его нет.
Дальше произошла забавная история: уругвайский астроном и член Национальной академии наук США Хулио Фернандес в своей работе, где он рассуждает о поясе малых тел за Нептуном, дал ссылку на ту самую статью Койпера 1951 года, где тот лишь упоминает о возможности существования этого пояса и тут же отвергает эту теорию. Но вышло так, что ссылку подхватили и к концу 80-х ученые, занимавшиеся поиском скопления малых тел за орбитой Нептуна, окрестили это скопление поясом Койпера.
Так название и приклеилось – по имени ученого, который придерживался ровно противоположной точки зрения: что Плутон является девятой и достаточно массивной полноценной планетой Солнечной системы, а никакого пояса малых тел ни в районе его орбиты, ни за ней - не существует.
Объекты пояса Койпера
Объекты пояса Койпера отличаются от малых тел кольца астероидов между Марсом и Юпитера прежде всего тем, что движутся по заметно вытянутым орбитам, сильно наклоненным к плоскости эклиптики:
Их масса очень мала и составляет около 10% массы Земли. Есть версия, что когда-то пояс был массивнее, но существенная часть материала была потеряна - на таком далеком расстоянии гравитация Солнца ослабевает, и маленькие тела, вероятно, постепенно улетают в космическое пространство.
Рассмотрим самые крупные и интересные объекты пояса Койпера. (О Плутоне - читайте статью Плутон и его холодное сердце).
Эрида
Этот планетоид по размеру и массе очень близок к Плутону и назван в честь богини хаоса и раздора – Эриды – поскольку стал причиной раздора, не утихающего до сих пор. В 2005 году её открыл американский астроном Майкл Браун, прозванный за это открытие «убийцей Плутона», хотя к тому времени о поясе Койпера ученым было давно известно. Просто открытое Брауном небесное тело было еще массивнее Плутона (и почти того же размера). Поэтому с открытием Эриды нужно было либо объявлять её 10-й планетой Солнечной системы, либо вводить новое понятие – карликовая планета. Большинством голосов на XXVI Ассамблея Международного астрономического союза в 2006 году ученые остановились на втором варианте.
Орбита Эриды гораздо более вытянута, чем у Плутона (эксцентриситет равен 0,435) и заметно сильнее наклонена к плоскости эклиптики – на 43,8°. Её минимальное расстояние от Солнца составляет 38 а.е. – то есть 38 расстояний между Солнцем и Землей. В афелии (наиболее удаленной точке) Эрида уходит от светила на 98 а.е.
Своего ближайшего к Солнцу положения (перигелия) Эрида достигнет только в 2258 году.
Диаметр планетоида, как уже говорилось, практически равен диаметру Плутона (2326+ 12 км, у Плутона – 2376,6 км), а масса – как минимум на четверть больше. Она довольно яркая благодаря тому, что её поверхность покрыта метановым снегом. Температура Эриды близка к абсолютному нулю и равна минус 253°С. Маленький мир имеет спутник, названный Дисномией, размер которого – чуть больше 300 км.
Макемаке
Эта третий по величине объект пояса Койпера из известных на сегодня. Его диаметр, по предварительным оценкам, составляет 1360 км. Впервые объект был замечен 31 марта 2005 года – через несколько дней после Пасхи (католической), поэтому планетоид получил имя в честь создателя человечества и бога изобилия в мифологии коренных жителей острова Пасхи. Это обстоятельство и принесло небесному телу неофициальное прозвище «пасхальных кролик».
Путь Макемаке пролегает за орбитой Плутона, хотя бывают периоды, когда планетоид находится к нам ближе, чем Плутон – из-за вытянутости орбит транснептуновых объектов. Макемаке имеет красно-коричневую окраску – ученые полагают, что её придает планетоиду слой замерзшего метана.
Хаумеа
Планетоид был обнаружен Майклом Брауном даже раньше Эриды – в конце 2004 года, но свое открытие он опубликовал не сразу, а лишь в июле 2005 года. Тогда же были обнаружены и два маленьких спутника объекта.
Это небесное тело имеет овальную форму и похоже на мяч для регби. Своей необычной формой планетоид обязан очень быстрому вращению вокруг своей оси: полный оборот Хаумеа делает всего за 4 часа. Поначалу её относили к одному из астероидов пояса Койпера, однако впоследствии МАС классифицировала её как карликовую планету Солнечной системы – поскольку форма Хаумеа правильная, просто планетоид сильно расплющен быстрым вращением.
Размеры Хаумеа оцениваются в 322 х 1704 х 1138 км. Находится планетоид ближе к Солнцу, чем Эрида, но чуть дальше Плутона: период её обращения равен 285 земных лет. Благодаря наличию спутников ученые смогли определить плотность карлика: оказалось, что она очень высока. Поэтому считается, что Хаумеа почти целиком состоит из тяжелых скальных пород. Из-за высокой отражающей способности её поверхности ученые полагают, что Хаумеа покрыта слоем тонкого водяного льда.
У Хаумеа есть особенность: это пока что единственный объект пояса Койпера, имеющий свою систему колец. Оказывается, кольца – достопримечательность не только газовых гигантов. Кольца Хаумеа вращаются на расстоянии примерно 2287 км от планетоида, а их ширина составляет около 70 км.
Кольца довольно темные: их яркость – всего 5% от яркости карликовой планеты. Но сам факт их наличия заставляет думать, что Хаумеа, скорее всего, появилась в результате столкновения двух небольших небесных тел, а её спутники, кольца и многочисленные мелкие соседи, похожие по составу – результат той катастрофы.
Орк, или Анти-Плутон
В поясе Койпера есть удивительный карликовый мир, который неофициально окрестили «Анти-Плутоном» - это Орк. Его диаметр, правда, намного меньше самой крупной карликовой планеты и равен всего 945 км, но орбита является зеркальным отражением орбиты Плутона. Орк проходит свой перигелий тогда, когда Плутон находится в афелии, и наоборот.
Вторая особенность Орка: на нем обнаружены криовулканы – как и на Плутоне.
Третье сходство: его спутник Вант, близкий и сравнительно крупный, не исключено, что он с Орком составляет такую же «двойную планету», как Плутон с Хароном. Пока, правда, это лишь одна из гипотез.
Седна
Это транснептуновый объект диаметром примерно 995 км, так и не получивший статуса карликовой планеты, открытый в 2003 году. Его орбита невероятно вытянута: перигелий находится в 76 а.е. от Солнца, а афелий - в 1006,5 а.е. Полный оборот вокруг светила Седна совершает за 11 400 земных лет! Это - самый длинный орбитальный период из всех известных крупных объектов Солнечной системы. Сейчас Седна находится сравнительно недалеко и достигнет перигелия в 2075-2076 годах. Будь объект близок к афелию, его открытие состоялось бы еще очень нескоро, даже с учетом постоянного совершенствования земных телескопов.
Космический снеговик
Этот странный астероид, названный Аррокотом, был обнаружен аппаратом «Новые горизонты» в 2019 году. Внешне он похож не летающего в космосе снеговика. Вероятно, он образовался в результате плавного слияния двух объектов. Сейчас ученые говорят, что форма половинок приплюснута и объект похож на знаменитые конфеты M&Ms.
И снова планета Х
Как ни странно, после «разжалования» Плутона в карликовые планеты и открытия многих объектов пояса Койпера ученые вернулись к поиску девятой планеты Солнечной системы. В позапрошлом году были обнаружены новые сведения, позволяющие полагать, что есть еще одна массивная и неизвестная нам планета – девятая планета Солнечной системы – массой в 5-10 земных масс, которая должна иметь довольно вытянутую орбиту и, по идее, должна быть отброшена от Солнца на очень значительное расстояние.
Два астронома – Константин Батыгин и Майкл Браун составили список известных объектов пояса Койпера, вычеркнули из него те объекты, которые подвергаются воздействию Нептуна, и обнаружили интересную вещь: их вытянутые орбиты направлены в одну сторону от Солнца. По закону тяготения, это должно чем-то уравновешиваться. Отсюда был сделан вывод, что должна существовать отдаленная, но массивная планета - как минимум в 5 раз массивнее Земли:
Сейчас снова ведутся поиски планеты Х - возможной девятой планеты Солнечной системы, если эта теория верна.
В следующий раз мы отправимся дальше - на самый край и за пределы Солнечной системы.
Ставьте лайк, если понравилась статья. Оставляйте комментарии, подписывайтесь на канал - будет еще много интересного!
