Dr. Mike Brown je profesorem planetární astronomie na Caltechu. Je nejlépe známý jako muž, který zabil Pluto, díky objevu Eris a dalších objektů Kuiperova pásu jeho týmem. Požádali jsme ho, aby nám pomohl vysvětlit tuto neobvyklou oblast naší sluneční soustavy.
Brzy poté, co Clyde Tombaugh 18. února 1930 objevil Pluto, začali astronomové vycházet z teorie, že Pluto není ve vnější sluneční soustavě samo. Časem začali předpokládat existenci dalších objektů v regionu, které by objevili do roku 1992. Stručně řečeno, existence Kuiperova pásu – velkého pole trosek na okraji Sluneční soustavy – byla teoretizována dříve, než byla kdy objeven.
Definice:
Kuiperův pás (také známý jako Edgeworth-Kuiperův pás) je oblast Sluneční soustavy, která existuje za osmi hlavními planetami, sahá od oběžné dráhy Neptunu (ve vzdálenosti 30 AU) po přibližně 50 AU od Slunce. Je podobný pásu asteroidů v tom, že obsahuje mnoho malých těles, všechny pozůstatky z formování Sluneční soustavy.
Ale na rozdíl od pásu asteroidů je mnohem větší – 20krát širší a 20 až 200krát hmotnější. Jak Mike Brown vysvětluje:
Kuiperův pás je sbírka těl mimo oběžnou dráhu Neptunu, která, kdyby se nic jiného nestalo, kdyby se Neptun nezformoval nebo kdyby se věci vyvíjely o něco lépe, možná by se mohla sama dát dohromady a vytvořit další planetu. za Neptunem. Ale místo toho, v historii sluneční soustavy, když se Neptun vytvořil, vedlo to k tomu, že se tyto objekty nemohly spojit, takže je to jen tento pás materiálu za Neptunem.
Objevování a pojmenování:
Krátce po Tombaughově objevu Pluta začali astronomové uvažovat o existenci transneptunské populace objektů ve vnější sluneční soustavě. První, kdo to navrhl, byl Freckrick C. Leonard, který začal naznačovat existenci „ultraneptunských těl“ za Plutem, která prostě dosud nebyla objevena.
Téhož roku astronom Armin O. Leuschner navrhl, že Pluto „může být jedním z mnoha dlouhoperiodických planetárních objektů, které dosud nebyly objeveny“. V roce 1943, vJournal of the British Astronomical AssociationKenneth Edgeworth dále vysvětlil toto téma. Podle Edgewortha byl materiál v prvotní sluneční mlhovině za Neptunem příliš široce rozmístěn na to, aby mohl kondenzovat do planet, a tak spíše kondenzoval do myriády menších těles.
V roce 1951 v článku pro časopisastrofyzika, že holandský astronom Gerard Kuiper spekuloval o podobném disku, který se vytvořil na počátku vývoje Sluneční soustavy. Občas jeden z těchto objektů zabloudil do vnitřní sluneční soustavy a stal se kometou. Myšlenka tohoto „Kuiperova pásu“ dávala astronomům smysl. Nejen, že to pomohlo vysvětlit, proč ve Sluneční soustavě nebyly žádné velké planety, ale také to příhodně objasnilo tajemství, odkud se komety vzaly.
V roce 1980, v Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti Uruguayský astronom Julio Fernández spekuloval, že pro pozorovaný počet komet bude zapotřebí pás komet, který leží mezi 35 a 50 AU.
V návaznosti na Fernándezovu práci provedl v roce 1988 kanadský tým astronomů (tým Martin Duncan, Tom Quinn a Scott Tremaine) řadu počítačových simulací a zjistil, že Oortův oblak nemohl odpovídat za všechny krátkoperiodické komety . S „pásem“, jak jej popsal Fernández, přidaným k formulacím, simulace odpovídaly pozorování.
Těla v Kuiperově pásu. Kredit: Don Dixon
V roce 1987 astronom David Jewitt (tehdy na MIT) a tehdejší postgraduální studentka Jane Luu začali používat teleskopy Národní observatoř Kitt Peak v Arizoně a Meziamerická observatoř Cerro Tololo v Chile, aby prohledal vnější sluneční soustavu. V roce 1988 se Jewitt přestěhoval do Astronomický ústav na University of Hawaii a Luu se k němu později připojil, aby pracoval na univerzitní observatoři Mauna Kea.
Po pěti letech hledání, 30. srpna 1992, Jewitt a Luu oznámili „ Objev kandidátského objektu Kuiperova pásu “ (15760) 1992 QB1. O šest měsíců později objevili v regionu druhý objekt, (181708) 1993 FW. Mnoho, mnoho dalších by následovalo…
Tremaine a jeho kolegové ve svém článku z roku 1988 odkazovali na hypotetickou oblast za Neptunem jako na „Kuiperův pás“, zřejmě kvůli skutečnosti, že Fernández v úvodní větě své práce použil slova „Kuiper“ a „pás komety“. I když toto zůstalo oficiálním názvem, astronomové někdy používají alternativní název Edgeworth-Kuiperův pás, aby připsali Edgeworthovi jeho dřívější teoretickou práci.
Někteří astronomové však zašli tak daleko, že tvrdí, že ani jeden z těchto názvů není správný. Například Brian G. Marsden – britský astronom a dlouholetý ředitel The Centrum Minor Planet (MPC) v Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics – tvrdil, že „Edgeworth ani Kuiper nepsali o ničem vzdáleně podobném tomu, co nyní vidíme, ale Fred Whipple (americký astronom, který přišel s hypotézou komety „špinavé sněhové koule“), ano“.
Uspořádání sluneční soustavy, včetně Kuiperova pásu a Oortova mračna, na logaritmickém měřítku. Kredit: NASA
Kromě toho David Jewitt poznamenal, že „Pokud něco… Fernández si téměř zaslouží uznání za předpovědi Kuiperova pásu.“ Kvůli kontroverzi spojené s jeho názvem je termín transneptunský objekt (TNO) doporučován pro objekty v pásu několika vědeckými skupinami. To však ostatní považují za nedostatečné, protože to může znamenat jakýkoli objekt mimo oběžnou dráhu Neptunu, a nejen objekty v Kuiperově pásu.
Složení:
V Kuiperově pásu bylo objeveno více než tisíc objektů a existuje teorie, že existuje až 100 000 objektů větších než 100 km v průměru. Vzhledem k jejich malé velikosti a extrémní vzdálenosti od Země je chemické složení KBO velmi obtížné určit.
Spektrografické studie provedené v této oblasti od jejího objevení však obecně ukázaly, že její členové jsou primárně složeni z ledů: směs lehkých uhlovodíků (jako je metan), čpavku a vodního ledu – složení, které sdílejí s kometami. Počáteční studie také potvrdily širokou škálu barev mezi KBO, od neutrální šedé po tmavě červenou.
To naznačuje, že jejich povrchy jsou složeny ze široké škály sloučenin, od špinavého ledu po uhlovodíky. V roce 1996 Robert H. Brown a kol. získali spektroskopická data na KBO 1993 SC, která odhalila, že složení jeho povrchu je výrazně podobné složení Pluta a také Neptunova měsíce Triton, který má velké množství metanového ledu.
Umělcovo srovnání osmi největších objektů Kuiper Belt. Kredit: Lexicon/NASA Images
Vodní led byl zjištěn v několika KBO, včetně 1996 TO66, 38628 Huya a 20000 Varuna. v roce 2004 Mike Brown a kol. určila existenci krystalického vodního ledu a hydrátu amoniaku na jednom z největších známých KBO, 50 000 Quaoar. Obě tyto látky by byly zničeny během stáří Sluneční soustavy, což naznačuje, že Quaoar byl nedávno znovu objeven, buď vnitřní tektonickou aktivitou nebo dopady meteoritů.
Udržování společnosti Pluto v Kuiperově pásu je mnoho dalších objektů, které stojí za zmínku. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus a Eris jsou velká ledová tělesa v Pásu. Několik z nich má dokonce vlastní měsíce. Všechny jsou nesmírně daleko, a přesto jsou velmi na dosah.
Průzkum:
19. ledna 2006 NASA spustilaNové obzoryvesmírná sonda za účelem studia Pluta, jeho měsíců a jednoho nebo dvou dalších objektů Kuiperova pásu. Od 15. ledna 2015 se sonda začala přibližovat k trpasličí planetě a očekává se, že proletí kolem 14. července 2015. Když dorazí do oblasti, astronomové očekávají také několik zajímavých fotografií Kuiperova pásu.
Ještě více vzrušující je skutečnost, že průzkumy jiných slunečních soustav naznačují, že naše sluneční soustava není jedinečná. Od roku 2006 byly kolem devíti dalších hvězdných systémů objeveny další „Kuiperovy pásy“ (tj. pásy ledových trosek). Zdá se, že spadají do dvou kategorií: široké pásy s poloměry přes 50 AU a úzké pásy (jako náš vlastní Kuiperův pás) s poloměry mezi 20 a 30 AU a relativně ostrými hranicemi.
Podle infračervených průzkumů se odhaduje, že 15-20 % hvězd slunečního typu má masivní struktury podobné Kuiperově pásu. Většina z nich se zdá být poměrně mladá, ale dvě hvězdné soustavy – HD 139664 a HD 53143 , které byly pozorovány Hubbleovým vesmírným dalekohledem v roce 2006 – se odhadují na 300 milionů let.
Obrovský a neprozkoumaný Kuiperův pás je zdrojem mnoha komet a má se za to, že je výchozím bodem všech periodických nebo krátkoperiodických komet (tj. komet s oběžnou dráhou trvající 200 let nebo méně). Nejznámější z nich je Halleyova kometa , která byla aktivní posledních 16 000–200 000 let.
Budoucnost Kuiperova pásu:
Když Kuiper zpočátku spekuloval o existenci pásu objektů za Neptunem, naznačil, že takový pás již pravděpodobně neexistuje. Následné objevy samozřejmě ukázaly, že to není pravda. Ale jedna věc, v níž měl Kuiper rozhodně pravdu, byla myšlenka, že tyto transneptunské objekty nebudou trvat věčně. Jak Mike Brown vysvětluje:
Říkáme tomu pás, ale je to velmi široký pás. Je to něco jako 45 stupňů po celé obloze – tento velký pás materiálu, který právě rozvířil a rozvířil Neptun. A v těchto dnech, místo aby dělaly větší a větší tělo, se jen srážejí a pomalu se rozmělňují v prach. Pokud se vrátíme za dalších sto milionů let, nezůstane žádný Kuiperův pás.
Vzhledem k potenciálu objevů a tomu, co by nás podrobné zkoumání mohlo naučit o rané historii naší Sluneční soustavy, se mnoho vědců a astronomů těší na den, kdy budeme moci prozkoumat Kuiperův pás podrobněji. Zde je naděje, žeNové obzorymise je jen začátkem budoucích desetiletí výzkumu této tajemné oblasti!
Máme zde na Universe Today mnoho zajímavých článků na toto téma Vnější sluneční soustava a Trans-Neptunionové objekty (TNO) .
A nezapomeňte se podívat na tento článek o planeta Eris , nejnovější trpasličí planeta a největší TNO, která byla objevena.
A astronomové očekávají, že objeví dvě další velké planety v naší sluneční soustavě .
Universe Today má také celovečerní rozhovor s Mike Brown od Caltechu.
Podcast (audio): Stažení (Trvání: 4:28 – 4,1 MB)
Předplatit: Apple podcasty | RSS
Podcast (video): Stažení (82,7 MB)
Předplatit: Apple podcasty | RSS
