MIKä ON KUIPER-VYö?

Send

Tri. Pyysimme häntä auttamaan meitä selittämään tämän aurinkokuntamme epätavallisen alueen.

Pian sen jälkeen, kun Clyde Tombaugh löysi Pluton 18. helmikuuta 1930, tähtitieteilijät alkoivat teorioida, että Pluto ei ollut yksin ulkoisessa aurinkokunnassa. Ajan myötä he alkoivat postuloida muiden esineiden olemassaoloa alueella, jonka he löytäisivät vuoteen 1992 mennessä. Lyhyesti sanottuna Kuiperin vyön olemassaolo - iso roskikenttä aurinkokunnan reunalla - oli teoriassa ennen sitä koskaan löytänyt.

Määritelmä:

Kuiper-vyö (tunnetaan myös nimellä Edgeworth – Kuiper-vyö) on aurinkokunnan alue, joka on olemassa kahdeksan suurimman planeetan ulkopuolella ja ulottuu Neptunuksen kiertoradalta (30 AU) noin 50 AU: iin auringosta. Se on samanlainen kuin asteroidihihna siinä mielessä, että se sisältää monia pieniä kappaleita, kaikki jäännökset aurinkokunnan muodostumisesta.

Mutta toisin kuin asteroidihihna, se on paljon suurempi - 20 kertaa leveä ja 20-200 kertaa yhtä massiivinen. Kuten Mike Brown selittää:

Kuiper-vyö on Neptunuksen kiertoradan ulkopuolella olevien elinten kokoelma, joka jos mitään muuta ei olisi tapahtunut, jos Neptunus ei olisi muodostunut tai jos asiat olisivat menneet hiukan parempaan, ehkä ne olisivat voineet koota itsensä ja muodostaa seuraavan planeetan Neptunuksen ulkopuolella. Mutta sen sijaan aurinkojärjestelmän historiassa, kun Neptunus muodostui, se johti siihen, että nämä esineet eivät pysty yhdistymään, joten se on vain tämä materiaalihihna Neptunuksen ulkopuolella.

Löytö ja nimeäminen:

Pian sen jälkeen, kun Tombaugh löysi Pluton, tähtitieteilijät alkoivat pohtia Trans-Neptunian esineiden populaation olemassaoloa ulkoisessa aurinkokunnassa. Ensimmäinen ehdotti tätä Freckrick C. Leonard, joka aloitti ehdotuksen "ultraneptunilaisten elinten" olemassaolosta Pluton ulkopuolella, joita ei yksinkertaisesti ollut vielä löydetty.

Samana vuonna tähtitieteilijä Armin O. Leuschner ehdotti, että Pluto "saattaa olla yksi monista pitkäaikaisista planeettakohteista, jotka ovat vielä löytämättä". Vuonna 1943 British Astronomical Association -lehti, Kenneth Edgeworth selitti edelleen aiheesta. Edgeworthin mukaan Neptunuksen ulkopuolella olevassa alkeellisessa aurinkosumussa oleva materiaali oli liian leveä etäisyydellä tiivistyäkseen planeetoiksi ja tiivistyi pikemminkin lukemattomiin pieniin kappaleisiin.

Vuonna 1951 lehden artikkelissa Astrophysics, hollantilainen tähtitieteilijä Gerard Kuiper spekuloi samanlaisella levyllä, joka oli muodostunut aurinkokunnan kehityksen varhaisessa vaiheessa. Toisinaan yksi näistä esineistä vaeltaa sisäiseen aurinkokuntaan ja siitä tulee komeetta. Ajatus tästä “Kuiper-vyöstä” oli järkevä tähtitieteilijöille. Se ei vain auttanut selittämään, miksi aurinkojärjestelmässä ei ollut suuria planeettoja, vaan se myös kääri kätevästi salaisuuden, mistä komeettojen lähtökohtana on.

Vuonna 1980 kuninkaallisen tähtitieteellisen seuran kuukausitiedoissa Uruguayn tähtitieteilijä Julio Fernández arvasi, että komeettavyö, joka oli 35-50 AU, vaaditaan huomioimaan havaittu komeettojen lukumäärä.

Fernándezin työn seurauksena vuonna 1988 kanadalainen tähtitieteilijäryhmä (Martin Duncanin, Tom Quinnin ja Scott Tremaisen joukkue) suoritti useita tietokonesimulaatioita ja päätti, että Oort-pilvi ei voinut ottaa huomioon kaikkia lyhytaikaisia komeeteja. Kun "vyö", kuten Fernández kuvaili, lisäsi formulaatioihin, simulaatiot vastasivat havaintoja.

Vuonna 1987 tähtitieteilijä David Jewitt (silloin MIT) ja jatko-opiskelija Jane Luu aloittivat teleskooppien käytön Kitt Peakin kansallisessa observatoriossa Arizonassa ja Cerro Tololo-Amerikan välisessä observatoriossa Chilessä ulkoisen aurinkokunnan tutkimiseksi. Vuonna 1988 Jewitt muutti Havaijin yliopiston tähtitieteen instituuttiin, ja Luu liittyi myöhemmin hänen töihin yliopiston Mauna Kean observatorioon.

Viiden vuoden etsinnän jälkeen, 30. elokuuta 1992, Jewitt ja Luu ilmoittivat "Hakper-vyö-esineen löytämisen" (15760) 1992 QB1. Kuusi kuukautta myöhemmin he löysivät alueelta toisen esineen, (181708) 1993 FW. Monet, monet muut seuraisivat ...

Vuoden 1988 lehdessä Tremaine ja hänen kollegansa viittasivat Neptunuksen ulkopuolelle jäävään hypoteettiseen alueeseen nimellä "Kuiper-vyö", mikä johtui ilmeisesti siitä tosiasiasta, että Fernández käytti sanoja "Kuiper" ja "komeettavyö" kirjoituksensa aloituslauseessa. Vaikka tämä on jäänyt viralliseksi nimeksi, tähtitieteilijät käyttävät joskus vaihtoehtoista nimeä Edgeworth-Kuiper -vyö tunnustaakseen Edgeworthin aikaisemmasta teoreettisesta työstään.

Jotkut tähtitieteilijät ovat kuitenkin menneet niin pitkälle, että väittävät, että kumpikaan näistä nimistä ei ole oikea. Esimerkiksi Brian G. Marsden - brittiläinen tähtitieteilijä ja Harvard-Smithsonianin astrofysiikan keskuksen (MPC) pitkäaikainen johtaja Minor Planet Centerissä - väitti, että ”Edgeworth eikä Kuiper eivät kirjoittaneet mistään etäyhteydestä, kuten mitä nyt näemme, mutta Fred Whipple (amerikkalainen tähtitieteilijä, joka esitti ”likaisen lumipalloa” komeetan hypoteesin) teki ”.

Lisäksi David Jewitt kommentoi seuraavaa: "Jos jotain ... Fernández ansaitsee melkein kiitoksen Kuiperin vyön ennustamisesta." Useat tieteelliset ryhmät suosittelevat hihnassa oleville esineille nimensä liittyvän kiistanalaisuuden vuoksi termiä Trans-Neptunian esine (TNO). Toiset pitävät tätä kuitenkin riittämättömänä, koska tämä voi tarkoittaa mitä tahansa Neptuunin kiertoradan ulkopuolella olevaa objektia, ei vain kohteita Kuiperin hihnassa.

Sävellys:

Kuiper-hihnasta on löydetty yli tuhat kohdetta, ja ajatellaan, että siellä on jopa 100 000 kohdetta, joiden halkaisija on yli 100 km. Koska KBO-aineiden pieni koko ja äärimmäinen etäisyys maapallosta ovat kemialliset, niiden määritys on erittäin vaikeaa.

Alueen löytämisestä lähtien suoritetut spektrografiset tutkimukset ovat kuitenkin yleensä osoittaneet, että sen jäsenet koostuvat pääasiassa jäästä: seoksesta kevyitä hiilivetyjä (kuten metaania), ammoniakkia ja vesijäää - koostumusta, jolla he jakavat komeettoja. Alkuperäiset tutkimukset vahvistivat myös laajan värivalikoiman KBO-ryhmissä, neutraalista harmaasta tummanpunaiseen.

Tämä viittaa siihen, että niiden pinnat koostuvat laajasta joukosta yhdisteitä likaisista jäistä hiilivetyihin. Vuonna 1996 Robert H. Brown et ai. sai spektroskooppista tietoa KBO 1993 SC: stä, paljastaen sen pintakoostumuksen olevan selvästi samanlainen kuin Pluton ja Neptunuksen kuun Triton, jolla on suuria määriä metaanijää.

Vesijää on havaittu useissa KBO: issa, mukaan lukien 1996 TO₆₆, 38628 Huya ja 20000 Varuna. Vuonna 2004 Mike Brown et ai. määritti kiteisen vesijää- ja ammoniakkihydraatin olemassaolon yhdessä suurimmista tunnetuista KBO: ista, 50000 Quaoar. Nämä molemmat aineet olisivat tuhoutuneet aurinkokunnan ikävuodesta, mikä viittaa siihen, että Quaoar oli viime aikoina asettunut uudelleen sisäisen tektonisen aktiivisuuden tai meteoriittien vaikutuksesta.

Pluton yrityksen pitäminen ulkona Kuiper-vyöllä on monia muita mainitsemisen arvoisia esineitä. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus ja Eris ovat vyöllä suuria jäisiä kappaleita. Useilla heistä on jopa omat kuunsa. Ne ovat kaikki valtavan kaukana, ja silti hyvin ulottuvilla.

Exploration:

NASA julkaisi 19. tammikuuta 2006 Uusia näköaloja avaruusanturi Pluton, sen kuiden ja yhden tai kahden muun Kuiper Belt -objektin tutkimiseksi. Tammikuun 15. päivästä 2015 alkaen avaruusalus aloitti lähestymisensä kääpiö planeetalle, ja sen odotetaan tekevän lentosuunnan 14. heinäkuuta 2015 mennessä. Alueelle saapuessaan tähtitieteilijät odottavat useita mielenkiintoisia valokuvia myös Kuiperin vyöstä.

Vieläkin mielenkiintoisempaa on se, että muiden aurinkokuntien tutkimukset osoittavat, että aurinkokuntamme ei ole ainutlaatuinen. Vuodesta 2006 lähtien on löytynyt muita "Kuiper-vyöhykkeitä" (ts. Jäisiä roskavyöjä), jotka on löydetty yhdeksän muun tähtijärjestelmän ympäriltä. Nämä näyttävät jakautuvan kahteen luokkaan: leveät hihnat, joiden säde on yli 50 AU, ja kapeat hihnat (kuten oma Kuiperi-vyö), joiden säde on välillä 20–30 AU ja suhteellisen terävät.

Infrapunakartoitusten mukaan arviolta 15-20%: lla aurinko-tyyppisistä tähtiä uskotaan olevan massiivisia Kuiper-vyön kaltaisia rakenteita. Suurin osa näistä näyttää olevan melko nuoria, mutta kahden tähden järjestelmän - HD 139664 ja HD 53143, jotka havaittiin Hubble-avaruusteleskoopilla vuonna 2006 - arvioidaan olevan 300 miljoonaa vuotta vanhoja.

Laaja ja tutkimaton Kuiper-vyö on monien komeettojen lähde, ja sen uskotaan olevan lähtökohta kaikille jaksollisille tai lyhytaikaisille komeetoille (ts. Sellaisille, joiden kiertorata kestää 200 vuotta tai vähemmän). Kuuluisin näistä on Halleyn komeetta, joka on ollut aktiivinen viimeisen 16 000–200 000 vuoden ajan.

Kuiperin vyön tulevaisuus:

Kun hän aluksi spekuloi esineiden hihnan olemassaolosta Neptunuksen ulkopuolella, Kuiper ilmoitti, että tällaista vyötä ei todennäköisesti enää ollut. Tietysti myöhemmät löytöt ovat osoittaneet tämän olevan väärin. Mutta yksi asia, josta Kuiper oli ehdottomasti oikeassa, oli ajatus, että nämä Trans-Neptunian esineet eivät kestä ikuisesti. Kuten Mike Brown selittää:

Kutsumme sitä vyöksi, mutta se on erittäin leveä vyö. Se on jotain 45 asteen mittaista taivaan poikki - tämä iso materiaalin vaalaja, jonka Neptunus on juuri vaivannut ja mursannut. Ja nykyään sen sijaan, että tekisivät isompaa ja isompaa vartaloa, ne vain törmäävät ja hierovat hitaasti pölyksi. Jos palaamme takaisin vielä sadan miljoonan vuoden kuluttua, Kuiperin vyötä ei enää ole jäljellä.

Koska löytämismahdollisuudet ja mikä tiivis tutkimus voi opettaa meille aurinkokunnan varhaisesta historiasta, monet tutkijat ja tähtitieteilijät odottavat sitä päivää, jolloin voimme tutkia Kuiperin vyötä yksityiskohtaisemmin. Tässä toivon, että Uusia näköaloja Tehtävä on vasta alkua tämän salaperäisen alueen tutkimukselle tulevina vuosikymmeninä!

Meillä on täällä Space Magazine -lehdessä monia mielenkiintoisia artikkeleita ulkoisesta aurinkojärjestelmästä ja trans-neptunioniobjekteista (TNO).

Ja muista tutustua tähän artikkeliin Erisin planeetalta, viimeisimmästä kääpiö planeetasta ja suurimmasta löydettävästä TNO: sta.

Ja tähtitieteilijät odottavat löytävänsä kaksi muuta suurta planeettaa aurinkokuntamme.

Space Magazine on myös täyspitkä haastattelu Mike Brownin kanssa Caltechista.