Dr. Mike Brown profesor je planetarne astronomije na Caltechu. Najpoznatiji je kao čovjek koji je ubio Plutona, zahvaljujući otkriću Eris i drugih objekata Kuiperovog pojasa od strane njegovog tima. Zamolili smo ga da nam pomogne objasniti ovu neobičnu regiju našeg Sunčevog sustava.
Ubrzo nakon što je Pluton otkrio Clyde Tombaugh 18. veljače 1930., astronomi su počeli teoretizirati da Pluton nije sam u vanjskom Sunčevom sustavu. S vremenom su počeli postulirati postojanje drugih objekata u regiji, koje će otkriti do 1992. Ukratko, postojanje Kuiperovog pojasa – velikog polja krhotina na rubu Sunčevog sustava – teoretizirano je prije nego što je ikada otkriveno.
Definicija:
Kuiperov pojas (također poznat kao Edgeworth-Kuiperov pojas) je područje Sunčevog sustava koje postoji izvan osam velikih planeta, proteže se od orbite Neptuna (na 30 AJ) do otprilike 50 AJ od Sunca. Sličan je asteroidnom pojasu, jer sadrži mnogo malih tijela, sve ostatke iz formacije Sunčevog sustava.
Ali za razliku od asteroidnog pojasa, on je mnogo veći – 20 puta širi i 20 do 200 puta masivniji. Kako Mike Brown objašnjava:
Kuiperov pojas je skup tijela izvan orbite Neptuna koja bi se, da se ništa drugo nije dogodilo, da se Neptun nije formirao ili da su stvari išle malo bolje, možda i sami mogli okupiti i formirati sljedeći planet iza Neptuna. Ali umjesto toga, u povijesti Sunčevog sustava, kada se Neptun formirao, to je dovelo do toga da se ti objekti nisu mogli spojiti, tako da je to samo ovaj pojas materijala izvan Neptuna.
Otkriće i imenovanje:
Ubrzo nakon Tombaughovog otkrića Plutona, astronomi su počeli razmišljati o postojanju transneptunske populacije objekata u vanjskom Sunčevom sustavu. Prvi koji je to sugerirao bio je Freckrick C. Leonard, koji je počeo sugerirati postojanje 'ultra-neptunskih tijela' izvan Plutona koja jednostavno još nisu bila otkrivena.
Te iste godine astronom Armin O. Leuschner je sugerirao da bi Pluton “možda bio jedan od mnogih dugoperiodičnih planetarnih objekata koji tek treba otkriti”. Godine 1943., uČasopis Britanskog astronomskog udruženja, Kenneth Edgeworth je dalje izložio tu temu. Prema Edgeworthu, materijal unutar primordijalne solarne maglice iza Neptuna bio je previše razmaknut da bi se kondenzirao u planete, pa je stoga bio kondenziran u bezbroj manjih tijela.
Godine 1951. u članku za časopisAstrofizika, da je nizozemski astronom Gerard Kuiper spekulirao o sličnom disku koji je nastao rano u evoluciji Sunčevog sustava. Povremeno bi jedan od tih objekata odlutao u unutarnji Sunčev sustav i postao komet. Ideja o ovom 'Kuiperovom pojasu' imala je smisla za astronome. Ne samo da je pomoglo objasniti zašto nema velikih planeta dalje u Sunčevom sustavu, već je i zgodno zamotalo misterij odakle su kometi došli.
Godine 1980., u Mjesečne obavijesti Kraljevskog astronomskog društva , urugvajski astronom Julio Fernández nagađao je da će pojas kometa koji leži između 35 i 50 AJ biti potreban da bi se objasnio opaženi broj kometa.
Prateći Fernándezov rad, 1988. godine kanadski tim astronoma (tim Martina Duncana, Toma Quinna i Scotta Tremainea) izveo je brojne računalne simulacije i utvrdio da Oortov oblak nije mogao objasniti sve kratkoperiodične komete . S 'pojasom', kako ga je opisao Fernández, dodanim formulacijama, simulacije su odgovarale opažanjima.
Tijela u Kuiperovom pojasu. Zasluge: Don Dixon
Godine 1987. astronom David Jewitt (tada na MIT-u) i tadašnja studentica Jane Luu počeli su koristiti teleskope u Nacionalni opservatorij Kitt Peak u Arizoni i Interamerički opservatorij Cerro Tololo u Čileu kako bi pretražili vanjski Sunčev sustav. Godine 1988. Jewitt se preselio u Institut za astronomiju na Sveučilištu Hawaii, a Luu mu se kasnije pridružio kako bi radio u sveučilišnoj zvjezdarnici Mauna Kea.
Nakon pet godina potrage, 30. kolovoza 1992. Jewitt i Luu objavili su “ Pronalazak predmeta Kuiperovog pojasa kandidata ” (15760) 1992 QB1. Šest mjeseci kasnije, otkrili su drugi objekt u regiji, (181708) 1993 FW. Slijedilo bi ih mnogo, puno više…
U svom radu iz 1988. Tremaine i njegovi kolege nazvali su hipotetičku regiju iza Neptuna “Kuiperovim pojasom”, očito zbog činjenice da je Fernández upotrijebio riječi “Kuiper” i “pojas kometa” u početnoj rečenici svog rada. Iako je ovo ostalo službeno ime, astronomi ponekad koriste alternativni naziv Edgeworth-Kuiperov pojas kako bi zahvalili Edgeworthu za njegov raniji teorijski rad.
Međutim, neki astronomi otišli su toliko daleko da tvrde da nijedno od ovih imena nije točno. Na primjer, Brian G. Marsden – britanski astronom i dugogodišnji direktor Centar malih planeta (MPC) u Harvard-Smithsonian Centru za astrofiziku – tvrdio je da „Ni Edgeworth ni Kuiper nisu pisali ni o čemu ni približno slično onome što sada vidimo, ali Fred Whipple (američki astronom koji je smislio hipotezu o kometi „prljave snježne grudve”) jest”.
Raspored Sunčevog sustava, uključujući Kuiperov pojas i Oortov oblak, u logaritamskoj skali. Zasluge: NASA
Nadalje, David Jewitt je komentirao: 'Ako ništa drugo... Fernández gotovo zaslužuje zasluge za predviđanje Kuiperovog pojasa.' Zbog kontroverzi povezanih s njegovim imenom, nekoliko znanstvenih skupina preporučuje termin trans-neptunski objekt (TNO) za objekte u pojasu. Međutim, drugi to smatraju nedovoljnim, jer to može značiti bilo koji objekt izvan orbite Neptuna, a ne samo objekte u Kuiperovom pojasu.
Sastav:
U Kuiperovom pojasu otkriveno je više od tisuću objekata, a teoretizira se da postoji čak 100.000 objekata većih od 100 km u promjeru. S obzirom na njihovu malu veličinu i ekstremnu udaljenost od Zemlje, kemijski sastav KBO-a vrlo je teško odrediti.
Međutim, spektrografske studije provedene u regiji od njezina otkrića općenito su pokazale da se njezini članovi prvenstveno sastoje od leda: mješavine lakih ugljikovodika (kao što je metan), amonijaka i vodenog leda – sastav koji dijele s kometima. Početne studije također su potvrdile širok raspon boja među KBO-ovima, u rasponu od neutralno sive do tamnocrvene.
To sugerira da su njihove površine sastavljene od širokog spektra spojeva, od prljavog leda do ugljikovodika. Godine 1996. Robert H. Brown i sur. dobio spektroskopske podatke o KBO 1993 SC, otkrivajući da je njegov površinski sastav izrazito sličan onom Plutona, kao i Neptunova mjeseca Tritona, koji posjeduje velike količine metanskog leda.
Umjetnička usporedba osam najvećih objekata Kuiperovog pojasa. Zasluge: Lexicon/NASA Images
Vodeni led je otkriven u nekoliko KBO-a, uključujući TO iz 1996. godine66, 38628 Huya i 20000 Varuna. Godine 2004. Mike Brown i sur. utvrdili postojanje kristalnog vodenog leda i hidrata amonijaka na jednom od najvećih poznatih KBO-a, 50000 Quaoar. Obje ove tvari bile bi uništene tijekom starosti Sunčevog sustava, što sugerira da je Quaoar nedavno ponovno izronio, bilo unutarnjom tektonskom aktivnošću ili udarima meteorita.
Pravi društvo Plutonu u Kuiperovom pojasu, mnogi su drugi objekti vrijedni spomena. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus i Eris su velika ledena tijela u Pojasu. Neki od njih čak imaju i svoje mjesece. Sve su to strašno daleko, a opet, vrlo nadohvat ruke.
Istraživanje:
19. siječnja 2006. NASA je lansiralaNovi horizontisvemirska sonda radi proučavanja Plutona, njegovih mjeseca i još jednog ili dva objekta Kuiperovog pojasa. Od 15. siječnja 2015. letjelica je započela približavanje patuljastom planetu, a očekuje se da će preletjeti do 14. srpnja 2015. Kada stigne u to područje, astronome očekuju i nekoliko zanimljivih fotografija Kuiperovog pojasa.
Još je uzbudljivija činjenica da istraživanja drugih solarnih sustava pokazuju da naš Sunčev sustav nije jedinstven. Od 2006. otkriveni su i drugi 'Kuiperovi pojasevi' (tj. pojasevi ledenih krhotina) oko devet drugih zvjezdanih sustava. Čini se da oni spadaju u dvije kategorije: široki pojasevi s radijusima od preko 50 AJ i uski pojasevi (poput našeg Kuiperovog pojasa) s polumjerima između 20 i 30 AJ i relativno oštrim granicama.
Prema infracrvenim istraživanjima, vjeruje se da 15-20% zvijezda solarnog tipa ima masivne strukture slične Kuiper-Pojasu. Čini se da je većina njih prilično mlada, ali dva zvjezdana sustava - HD 139664 i HD 53143 , koje je promatrao svemirski teleskop Hubble 2006. – procjenjuje se da su stari 300 milijuna godina.
Ogroman i neistražen, Kuiperov pojas izvor je mnogih kometa, a vjeruje se da je izvorna točka svih periodičnih ili kratkoperiodičnih kometa (tj. onih čija orbita traje 200 godina ili manje). Najpoznatiji od njih je Halleyev komet , koja je bila aktivna zadnjih 16.000–200.000 godina.
Budućnost Kuiperovog pojasa:
Kada je u početku spekulirao o postojanju pojasa objekata iza Neptuna, Kuiper je ukazao da takav pojas vjerojatno više ne postoji. Naravno, kasnija otkrića su pokazala da je to pogrešno. Ali jedna stvar u kojoj je Kuiper bio definitivno u pravu bila je ideja da ti Trans-Neptunski objekti neće trajati vječno. Kako Mike Brown objašnjava:
Mi to zovemo pojasom, ali to je vrlo širok pojas. To je nešto poput 45 stupnjeva u opsegu preko neba - ovaj veliki dio materijala koji je upravo izgnječio i izgnječio Neptun. A ovih dana, umjesto da naprave sve veće i veće tijelo, oni se samo sudaraju i polako melju u prašinu. Ako se vratimo za još sto milijuna godina, neće ostati Kuiperov pojas.
S obzirom na potencijal za otkriće i što bi nas ispitivanje izbliza moglo naučiti o ranoj povijesti našeg Sunčevog sustava, mnogi znanstvenici i astronomi s nestrpljenjem očekuju dan kada ćemo moći detaljnije ispitati Kuiperov pojas. Ovdje se nadamo da ćeNovi horizontimisija je samo početak budućih desetljeća istraživanja ove tajanstvene regije!
Ovdje na Universe Today imamo mnogo zanimljivih članaka na temu Vanjski Sunčev sustav i Trans-Neptunijski objekti (TNO) .
I svakako pogledajte ovaj članak o planeta Eris , najnoviji patuljasti planet i najveći otkriveni TNO.
A astronomi očekuju otkriće još dva velika planeta u našem Sunčevom sustavu .
Universe Today također ima cjelovečernji intervju s Mike Brown s Caltecha.
Podcast (audio): preuzimanje datoteka (Trajanje: 4:28 — 4,1 MB)
Pretplatite se: Apple podcasti | RSS
Podcast (video): preuzimanje datoteka (82,7 MB)
Pretplatite se: Apple podcasti | RSS
