Пояс Койпера — одна из крупнейших структур в нашей Солнечной системе. Его общая форма похожа на раздутый диск или пончик. Внутренний край начинается на орбите Нептуна, примерно в 30 а.е. от Солнца. (1 а.е., или астрономическая единица — это расстояние от Земли до Солнца.) Внутренняя, основная область пояса Койпера заканчивается примерно в 50 а.е. от Солнца. Другая часть, называемая как рассеянный диск, доходит до расстояния в почти 1000 а.е., а некоторые тела на орбитах, идут еще дальше.
До сих пор наблюдатели каталогизировали более 2000 транс-нептуновых объектов, что составляет лишь крошечную долю от общего числа объектов, которые, по мнению ученых, находятся там. На самом деле, по оценкам астрономов, в регионе есть сотни тысяч объектов, которые больше 100 километров в ширину. Однако, общая масса всего материала в поясе Койпера оценивается не более чем в 10% от массы Земли.
Происхождение
Астрономы считают, что ледяные объекты Пояса Койпера — это остатки от Солнечной системы. Подобно отношениям между основным Поясом Астероидов и Юпитером. Это область объектов, которые могли бы образовать планету, если бы там не было Нептуна. Вместо этого гравитация Нептуна так сильно расшевелила эту область пространства, что маленькие ледяные объекты не смогли соединиться в большую планету.
Количество материала в поясе Койпера сегодня может быть лишь небольшой частью того, что было первоначально. Согласно одной хорошо поддерживаемой теории, смещение орбит четырех гигантских планет (Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна) могло привести к потере большей части исходного материала и, вероятно, в 7-10 раз больше массы Земли.
Основная идея состоит в том, что в начале истории Солнечной системы Уран и Нептун были вынуждены вращаться дальше от Солнца из-за сдвигов орбит Юпитера и Сатурна. Дрейфуя дальше, они проходили сквозь плотный диск маленьких ледяных тел, оставшихся после образования гигантских планет. Орбита Нептуна была самой дальней и его гравитация искривляла пути бесчисленных ледяных тел внутрь, к другим гигантам. В конечном счете, Юпитер выбросил большинство этих ледяных тел либо на очень далекие орбиты (чтобы сформировать Облако Оорта), либо вообще за пределы Солнечной системы. Когда Нептун отбрасывал ледяные объекты к Солнцу, это заставляло его собственную орбиту дрейфовать еще дальше. Его гравитационное влияние заставляло оставшиеся ледяные объекты находиться в диапазоне мест, где мы их находим в поясе Койпера.
Сегодня пояс Койпера медленно разрушается. Объекты, которые остаются там, иногда сталкиваются, производя более мелкие объекты, а также пыль, которая выдувается из Солнечной системы солнечным ветром.
Отдельные объекты
Отдельные объекты Пояса Койпера имеют орбиты, которые никогда не приближаются к Солнцу, ближе чем 40 а.е. Это отличает их от большинства других объектов, которые проводят, по крайней мере, часть своих орбит в области между 40 и 50 а.е. от Солнца.
Седна — пример отстраненного объекта. Ближе всего этот объект подходит к Солнцу на расстояние около 76 а.е., в то время как на самом дальнем расстоянии она выходит на ~1200 а.е.
Место Плутона в поясе Койпера
Плутон был первым объектом пояса Койпера, который был открыт в 1930 году, в то время, когда у астрономов не было оснований ожидать большого количества ледяных миров за пределами Нептуна. Сегодня он известен как «Король пояса Койпера » — это самый большой объект в регионе, хотя другой объект, похожий по размеру, называемый Эрис, имеет немного большую массу. Орбита Плутона находится в резонансе с орбитой Нептуна, то есть орбита Плутона находится в стабильной, повторяющейся схеме с Нептуном. На каждые три орбиты, завершенные Нептуном, Плутон делает две орбиты. В этой ситуации Плутон никогда не подходит достаточно близко к Нептуну, чтобы сильно пострадать от его гравитации.
Спутники пояса Койпера и бинарные объекты
Довольно большое число объектов имеют свои спутники, а есть значительно меньшие тела, которые вращаются вокруг них и являются бинарными объектами. Двоичные объекты — это пары объектов, которые относительно похожи по размеру или массе, которые вращаются вокруг точки (общего центра масс), которая находится между ними. Некоторые объекты фактически соприкасаются, создавая своего рода форму арахиса, создавая то, что известно как контактный бинарный объект (MU69).
Плутон, Эрис, Хаумеа и Квавар, Салация — все объекты пояса Койпера, которые имеют спутники. Одна из целей полета космического корабля НАСА «Новые Горизонты» в 2019 году — это наблюдения за известным как 2014 MU69 бинарным объектом.
Одна вещь, которая делает бинарные объекты особенно интересными, заключается в том, что большинство из них могут быть чрезвычайно древними или первичными объектами, которые были мало изменены с момента их образования. Различные идеи о том, как эти пары формируются и одна из ведущих заключается в том, что двоичные объекты могут возникать в результате низкоскоростных столкновений. Это позволило им пережить удар и держаться вместе из-за их взаимной гравитации. Такие столкновения, вероятно, были гораздо более распространены миллиарды лет назад, когда большинство объектов находились на аналогичных орбитах. Сегодня такие столкновения встречаются гораздо реже. Они также имеют тенденцию к разрушению, поскольку находятся на наклонных или эллиптических орбитах и врезаются друг в друга с большей силой и распадаются.
Крупнейшие объекты пояса Койпера
|
Название |
Перигелий, |
Афелий, |
Обращение |
Открыт |
|
38,16 |
97,52 |
559 |
2005 |
|
|
|
29,57 |
49,32 |
248 |
1930 |
|
38,22 |
52,75 |
307 |
2005 |
|
|
34,83 |
51,55 |
284 |
2005 |
|
|
29,57 |
49,32 |
248 |
1978 |
|
|
33,6 |
101,0 |
553 |
2016 |
|
|
41,93 |
45,29 |
288 |
2002 |
|
|
30,39 |
48,05 |
246 |
2004 |
|
| 174567 Варда (2003 MW 12) |
39,17 |
52,1 |
308,5 |
2003 |
|
2002 AW197 |
41,0 |
53,3 |
323 |
2002 |
|
40,48 |
45,13 |
280 |
2000 |
|
|
30,04 |
49,36 |
250 |
2001 |
|
|
2002 UX25 |
36,7 |
48,6 |
278 |
2002 |
