في عام 1930، بعد اكتشاف بلوتو، كتب عالم الفلك فريدريك ليونارد أن أبعد كوكب في المجموعة الشمسية
هذا المفهوم يوحد كل الأشياء الموجودةخارج نبتون (من 35 AU) في غضون 50 AU من الشمس. تذكر أن إحدى الوحدات الفلكية هي المسافة من الأرض إلى نجمنا. يشار إلى أن هذه المنطقة سُميت على اسم عالم الفلك الهولندي والأمريكي جيرارد كايبر ، على الرغم من أنه هو الذي أصر في الخمسينيات من القرن الماضي على أن المنطقة الممتدة من مدار نبتون إلى سحابة أورت يجب أن تكون فارغة تمامًا. اعتقد العالم أن بلوتو كان حجمه مشابهًا للأرض ، وبالتالي فإن تأثيره الثقالي كان يجب أن يطهر الفضاء على طول المدار من جميع الكويكبات.
يشبه حزام كويبر حزام الكويكباتتقع بين مدارات الأرض والمريخ ، لكنها أكبر بكثير ، ويتم ملاحظة الأجسام الأكثر اتساعًا فيها. بما في ذلك أربعة كواكب قزمة على الأقل - بلوتو وهوميا وماكيماكي وإيريس. أيضًا ، على عكس أجسام الحزام الصخري بالقرب من الأرض ، فإن كويكبات حزام كويبر تتكون في الغالب من الغازات المتصلبة.
حزام الكويكبات وحزام كويبر وسحابة أورت. الصورة: مارك جارليك ، مصدر العلوم
كيف تمكنت من فتح الكائن الأول؟
على الرغم من وجود افتراضات مختلفة حول الوجودتم طرح الأجسام العابرة لنبتون ، أي الأجسام الكونية الموجودة خارج مدار نبتون ، طوال القرن العشرين ، خاصة بعد اكتشاف بلوتو (أول جسم من هذا القبيل). تم الحصول على أول تأكيد لوجود أجسام بعيدة منذ 30 عامًا فقط.
عالم الكواكب ديفيد جيويت وعالم الفلك جين لو منشارك معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا منذ أواخر الثمانينيات في عمليات بحث غير عادية. استخدموا التلسكوبات في ولاية أريزونا لالتقاط صور عشوائية لبقع من السماء. يمكن أن تظهر سلسلة من اللقطات التي يتم التقاطها بفواصل قصيرة نوعًا من الأجسام المتحركة.
كانت التجارب ناجحة بعد ثلاث سنواتبعد بدء الدراسة. في ليلة 30 أغسطس 1992 ، استخدم العلماء تلسكوب جامعة هاواي على الجزيرة الكبيرة. استخدموا أسلوبهم المعتاد للعثور على الأشياء البعيدة. تم التقاط صور منفصلة مرة كل ساعة ، وبعد ذلك قارن العلماء ما إذا كان هناك شيء في الصورة قد تغير.
حوالي 21:التقط 14 عالما الصورتين الأوليين. بمقارنتهم على الشاشة ، رأوا أن هناك بقعة صغيرة من الضوء ، والتي في الصورة الثانية قد تحولت قليلاً إلى الغرب. للتأكد من أن هذا ليس خطأ وليس صورة عشوائية للأشعة الكونية البعيدة ، انتظر العلماء حتى الساعة 23:00 والتقطوا صورة أخرى. في الصورة الثالثة ، يتم الحفاظ على الكائن الجديد وتحويله إلى الغرب. تم عرض بيانات مماثلة من خلال الصورة الرابعة التي تم التقاطها بعد منتصف الليل بقليل.
كائن متحرك في أوقات مختلفة من الملاحظة. الصورة: ديفيد جيويت ، جامعة كاليفورنيا
وأظهرت المزيد من الأبحاث إلى هذا الحدواستغرق الجسم، الذي أطلق عليه العلماء اسم QB1، ما يقرب من شهر ليمر عبر رقعة من السماء بعرض البدر. واستنادًا إلى سطوع الجسم وسرعته البطيئة، خلص العلماء إلى أن QB1 عبارة عن جسم من الجليد والصخور يبلغ قطره حوالي 250 كيلومترًا ويسافر خارج مدار نبتون.
كان أول عابر لنبتون بعد بلوتو.شيء. تبع النجاح الأول نجاحات جديدة: بعد بضعة أشهر ، تمكن العلماء من فتح كائن آخر. ومع تحسن حساسية أجهزة الاستشعار الرقمية ، سارت الاكتشافات واحدة تلو الأخرى. حتى الآن ، من المعروف أن عدة آلاف من الأجسام تدور حول حزام كويبر.
"آفاق جديدة" وأسرار أروكوث
طفرة جديدة في دراسة حزام كويبر والشمسيرتبط النظام بمهمة نيو هورايزونز البحثية. أطلقت ناسا محطة الفضاء بين الكواكب في عام 2006 ، وبالفعل في عام 2015 أرسلت الصور الأولى لنظام بلوتو وشارون (قمر الكوكب) والعديد من الصور التفصيلية المذهلة لأجسام حزام كويبر.
ولكن تم اكتشاف الاكتشاف الأكثر روعة"آفاق جديدة" في عام 2019. اكتشفت السفينة، التي كانت في تلك اللحظة على مسافة حوالي 1.5 مليار كيلومتر من مدار بلوتو، كويكبًا ذو شكل غير عادي - أروكوث. هذا كائن اتصال مزدوج يتكون من جزأين. الجزء الأكبر - ألتيما - يشبه فطيرة مسطحة، حافتها متصلة بجسم أصغر - ثول الكروي.
أروكوث. الصورة: ناسا ، مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز ، معهد ساوث ويست للأبحاث ، رومان تكاتشينكو
يعتبر تراكم الكواكب إحدى الفرضياتتشكيل كائن النظام الشمسي - يشير إلى أن تكوين الكواكب يحدث نتيجة لسلسلة من الاصطدامات التي تصطدم فيها الأجسام وتلتصق ببعضها البعض ، لتصبح أكبر وأكبر. هذه الفرضية لها عيب واحد فقط: مع نمو الكتلة ، تكتسب هذه الأجسام جاذبيتها الخاصة. ونتيجة لذلك ، فإن الجزأين يتسارعان بنشاط كبير قبل الاصطدام ولا يمكن الاتصال ببساطة ، لكنهما ينقسمان إلى أجزاء.
على وجه الخصوص، نمذجة تصادم اثنينتُظهر أجزاء من أروكوث أن اصطدامها لم يكن من الممكن أن ينتج مثل هذا الجسم غير العادي. يقترح العلماء أن هناك فرضية أخرى تشرح بشكل أفضل البنية غير العادية للكويكب.
ومن المرجح أن يكون أروكوث قد ولد نتيجة لذلكويقول الباحثون إن هذه عملية تعرف باسم عدم استقرار الجاذبية. في هذا السيناريو، وفي ظل ظروف معينة، تنهار سحابة الغاز، التي يكون جزء منها أكثر كثافة، بسرعة تحت تأثير قوى الجاذبية.
لاحظ الباحثون أنه نظرًا لأن هذا هو الحال طوال الوقتالمظاهر ، تشكلت بعض أجسام حزام كويبر ، وربما حدثت عمليات مماثلة في القرص الكوكبي الأولي المبكر ، والذي تشكلت منه جميع كائنات النظام الشمسي. من الجدير بالذكر أن تكوين الكواكب في هذه النظرية يستغرق آلافًا ، وليس ملايين السنين ، وبالتالي فإن عملية تكوين النظام بأكملها يمكن أن تستمر بشكل أسرع.
لا تزال نيو هورايزونز تتحركمن خلال حزام كايبر ، ربما سيتمكن العلماء من تحديد كائن آخر يمكن للجهاز الاقتراب منه. هذا الاكتشاف ، ربما ، سيقلب الأفكار مرة أخرى حول بنية وتطور النظام الشمسي.
رسم توضيحي فني لاستكشاف نيو هورايزونز لحزام كويبر. الصورة: مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز ، معهد الأبحاث الجنوبي الغربي (JHUAPL / SwRI)
عمالقة الغاز المتحركة
قدمت شركة نيو هورايزونز لمحة عنكائنات حزام كويبر الفردية عن قرب ، وتطوير أدوات المراقبة الأرضية للنظر فيها بشكل جماعي. على سبيل المثال ، أكمل علماء الكواكب مؤخرًا دراسة عن أصل النظام الشمسي باستخدام تلسكوب كندا-فرنسا-هاواي الموجود في ماونا كيا. هذه هي نفس القمة التي اكتشف منها أول جسم في حزام كويبر. خلال المراجعة ، حدد علماء الكواكب 800 جسم غير معروف سابقًا ، ونتيجة لذلك تجاوز إجمالي عددهم 3 آلاف.
كشفت الملاحظة على نطاق واسع أنلا يتم توزيع كائنات حزام كويبر بالتساوي ، ولكنها تتركز في مجموعات صغيرة. مثل هذا التأثير ممكن نتيجة لتأثير الجاذبية القوي.
يعتقد الباحثون أن المسؤولية عنيقع هذا التشويه في اثنين من عمالقة الغاز - نبتون وزحل. أظهرت عمليات المحاكاة أنه إذا تحركت هذه الكواكب في الماضي بشكل غير منتظم ، واقتربت من الشمس وانحسرت من وقت لآخر ، فإن موجات الجاذبية القوية المرتبطة بالتغيير في موقع الأجسام الضخمة يمكن أن تؤثر على موقع الأجسام في حزام كويبر.
تم بالفعل إجراء العديد من الدراسات حول حزام كويبرسمح لنا بمعرفة المزيد عن ماضي نظامنا الشمسي. تمكن علماء الكواكب من تأكيد إحدى فرضيات تكوين الكواكب واكتشفوا عدم استقرار مدار الكواكب الغازية العملاقة في المراحل الأولى من وجود النظام الشمسي.
على الرغم من ذلك ، قد يكون هناك المزيد في المستقبل.اكتشافات مذهلة. على سبيل المثال ، قد تواجه نيو هورايزونز كويكبًا آخر غير عادي. وإلى جانب ذلك ، ينبغي أن تبدأ دراسة واسعة النطاق العام المقبل بمساعدة مرصد فيرا روبينا قيد الإنشاء في تشيلي. لمدة 10 سنوات ، ستقوم تلسكوبات المرصد بمسح نصف الكرة الجنوبي باستمرار للعثور على أصغر التفاصيل. من المتوقع أن يؤدي هذا البحث إلى زيادة عدد الأشياء المعروفة في حزام كويبر إلى 40000 ، ومن المؤكد أنه سيحقق العديد من الاكتشافات الجديدة.
الغطاء: حزام كويبر. الصورة: ناسا
قراءة المزيد:
تنمو بقعة شمسية بحجم الأرض 10 مرات في يومين: فهي موجهة إلينا
اكتشف العلماء بقايا رجل عجوز يحمل اثنين من الكروموسومات X.
من الجسد إلى الفم: لقد فهم العلماء من أين أتت الأسنان