עוד בשנת 1930, לאחר גילוי פלוטו, האסטרונום פרדריק לאונרד כתב שכוכב הלכת הרחוק ביותר של השמש
מושג זה מאחד את כל האובייקטים הממוקמיםמעבר לנפטון (מ-35 AU) בתוך 50 AU מהשמש. נזכיר שיחידה אסטרונומית אחת היא המרחק מכדור הארץ לכוכב שלנו. ראוי לציין שאזור זה נקרא על שמו של האסטרונום ההולנדי והאמריקאי ג'רארד קויפר, למרות שהוא התעקש בשנות ה-50 של המאה הקודמת שהאזור ממסלול נפטון ועד ענן אורט יהיה ריק לחלוטין. המדען האמין שפלוטו דומה בגודלו לכדור הארץ, ולכן השפעתו הגרביטציונית הייתה צריכה לנקות את החלל לאורך המסלול מכל האסטרואידים.
חגורת קויפר מזכירה את חגורת האסטרואידיםממוקם בין מסלולי כדור הארץ למאדים, אבל הוא הרבה יותר גדול, נצפים בו עצמים רחבים ומסיביים יותר. כולל לפחות ארבעה כוכבי לכת ננסיים - פלוטו, האומיאה, מייקמייק ואריס. כמו כן, בניגוד לעצמי החגורה הסלעית ליד כדור הארץ, אסטרואידים בחגורת קויפר הם לרוב גז מוצק.
חגורת אסטרואידים, חגורת קויפר וענן אורט. תמונה: מארק גארליק, מקור מדעי
איך הצלחת לפתוח את החפץ הראשון?
למרות הנחות שונות לגבי הקיוםעצמים טרנס-נפטוניים, כלומר גופים קוסמיים הממוקמים מחוץ למסלולו של נפטון, הוצגו לאורך המאה ה-20, במיוחד לאחר גילוי פלוטו (העצם הראשון שכזה). האישור הראשון לקיומם של עצמים רחוקים התקבל רק לפני 30 שנה.
מדען כוכבי לכת דיוויד ג'וויט והאסטרונומית ג'יין לו מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס מאז סוף שנות ה-80 עסק בחיפושים יוצאי דופן. הם השתמשו בטלסקופים באריזונה כדי לצלם תמונות אקראיות של כתמי שמים. סדרה של תמונות שצולמו בהפסקות קצרות יכולה להראות סוג של אובייקט נע.
הניסויים הצליחו לאחר שלוש שניםלאחר תחילת הלימודים. בליל ה-30 באוגוסט 1992 השתמשו מדענים בטלסקופ של אוניברסיטת הוואי באי הגדול. הם השתמשו בטכניקה הרגילה שלהם למציאת חפצים מרוחקים. תמונות נפרדות צולמו פעם בשעה, ולאחר מכן השוו המדענים האם משהו בתמונה השתנה.
בסביבות 21:14 מדענים צילמו את שתי התמונות הראשונות. בהשוואה ביניהם על המסך, הם ראו כי כתם אור קטן, שבתמונה השנייה זז מעט מערבה. כדי לוודא שלא מדובר בטעות ולא בתמונה אקראית של קרניים קוסמיות רחוקות, המתינו המדענים עד השעה 23:00 וצילמו תמונה נוספת. בתמונה השלישית, האובייקט החדש נשמר ומוזז יותר מערבה. נתונים דומים הוצגו על ידי התמונה הרביעית שצולמה קצת אחרי חצות.
עצם נע בזמני תצפית שונים. תמונה: דיוויד ג'וויט, UCLA
מחקר נוסף הראה עד כאןלאובייקט, שמדענים כינו QB1, לקח כמעט חודש לעבור דרך חלקת שמיים ברוחב הירח המלא. בהתבסס על בהירות האובייקט ומהירותו האיטית, מדענים הגיעו למסקנה ש-QB1 הוא עצם של קרח וסלע בקוטר של כ-250 ק"מ ונע מעבר למסלולו של נפטון.
זה היה הטרנס-נפטוני הראשון אחרי פלוטו.חפץ. ההצלחה הראשונה גררה הצלחה חדשה: לאחר מספר חודשים הצליחו מדענים לפתוח חפץ נוסף. וככל שהרגישות של חיישנים דיגיטליים השתפרה, התגליות הלכו בזו אחר זו. עד כה ידועים כמה אלפי עצמים המקיפים את חגורת קויפר.
"אופקים חדשים" וסודות ארוקות
פריצת דרך חדשה בחקר חגורת קויפר והשמשהמערכת קשורה למשימת המחקר של New Horizons. תחנת החלל הבין-כוכבית שוגרה על ידי נאס"א ב-2006, וכבר ב-2015 היא שלחה בחזרה את התמונות הראשונות של מערכת פלוטו וכרון (ירח כוכב הלכת) ותמונות רבות ומפורטות להפליא של עצמים בחגורת קויפר.
אבל התגלית המדהימה ביותר התגלתה"אופקים חדשים" ב-2019. הספינה, שבאותו רגע הייתה במרחק של כ-1.5 מיליארד ק"מ ממסלול פלוטו, גילתה אסטרואיד בעל צורה יוצאת דופן - Arrokoth. זהו אובייקט כפול מגע המורכב משני חלקים. החלק הגדול יותר - Ultima - דומה לפנקייק שטוח, שקצהו מחובר לחפץ קטן יותר - Thule הכדורי.
Arrokoth. תמונה: נאס"א, המעבדה לפיזיקה יישומית של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס, מכון המחקר דרום מערב, רומן טקצ'נקו
צבירה פלנטרית היא אחת ההשערותהיווצרות עצמים של מערכת השמש - מרמזת שהיווצרות כוכבי לכת מתרחשת כתוצאה מסדרה של התנגשויות שבהן עצמים מתנגשים ונצמדים זה לזה, הופכים גדולים יותר ויותר. להשערה זו יש רק חסרון אחד: ככל שהמסה גדלה, עצמים כאלה רוכשים את כוח המשיכה שלהם. כתוצאה מכך, שני החלקים מאיצים באופן אקטיבי מדי לפני ההתנגשות ואינם יכולים פשוט להתחבר, אלא מתפרקים לחלקים.
בפרט, דוגמנות התנגשות של שנייםחלקים של Arrokoth מראה שההתנגשות שלהם לא הייתה יכולה לייצר חפץ כה חריג. מדענים מציעים שהשערה אחרת מסבירה טוב יותר את המבנה החריג של האסטרואיד.
סביר יותר שארוקות' נולד כתוצאה מכךתהליך המכונה אי יציבות כבידה, אומרים החוקרים. בתרחיש זה, בתנאים מסוימים, ענן הגז, שחלקו צפוף יותר, קורס במהירות בהשפעת כוחות הכבידה.
החוקרים מציינים שמכיוון שזה כך לאורך כל הדרךלכאורה, נוצרו כמה עצמים בחגורת קויפר, אולי תהליכים דומים התרחשו בדיסק הפרוטו-פלנטרי הקדום, שממנו נוצרו כל העצמים של מערכת השמש. ראוי לציין כי היווצרות כוכבי לכת בתיאוריה זו נמשכת אלפי שנים, לא מיליוני שנים, ולכן כל תהליך היווצרות המערכת יכול להתקדם הרבה יותר מהר.
New Horizons עדיין ממשיכים לנועדרך חגורת קויפר, אולי מדענים יוכלו לזהות חפץ אחר שאיתו המכשיר יכול להתקרב. גילוי זה, אולי, יהפוך שוב את הרעיונות לגבי המבנה וההתפתחות של מערכת השמש.
איור אמנותי של חקר "אופקים חדשים" בחגורת קויפר. תמונה: מעבדה לפיזיקה יישומית של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס, מכון המחקר של דרום מערב (JHUAPL/SwRI)
העברת ענקיות גז
New Horizons סיפקו הצצהאובייקטים בודדים של חגורת קויפר מקרוב, ופיתוח מכשירי תצפית קרקעיים כדי להתחשב בהם בהמוניהם. לדוגמה, מדענים פלנטריים סיימו לאחרונה מחקר על מקור מערכת השמש באמצעות הטלסקופ קנדה-צרפת-הוואי שנמצא במאונה קיה. זוהי אותה פסגה שממנה התגלה החפץ הראשון של חגורת קויפר. במהלך הסקירה, מדענים פלנטריים זיהו 800 עצמים שלא היו ידועים בעבר, וכתוצאה מכך מספרם הכולל עלה על 3,000.
תצפית בקנה מידה גדול גילתה זאתחפצי חגורת קויפר אינם מפוזרים באופן שווה, אלא מרוכזים בקבוצות קטנות. השפעה כזו אפשרית כתוצאה מאפקט כבידה רב עוצמה.
חוקרים מאמינים כי האחריות עלעיוות כזה טמון בשני ענקי גז - נפטון ושבתאי. ההדמיות הראו שאם בעבר כוכבי הלכת הללו נעו בצורה לא יציבה, מתקרבים ומתרחקים מהשמש מעת לעת, גלי כבידה רבי עוצמה הקשורים לשינוי במיקום של עצמים מסיביים עלולים להשפיע על מיקומם של עצמים בחגורת קויפר.
מחקרים רבים על חגורת קויפר כבר עשו זאתאפשרו לנו ללמוד יותר על העבר של מערכת השמש שלנו. פלנטולוגים הצליחו לאשר את אחת ההשערות להיווצרות כוכבי לכת וגילו את חוסר היציבות של מסלולם של ענקי הגז בשלבים המוקדמים של קיומה של מערכת השמש.
למרות זאת, יתכן ויבואו עוד רבים.תגליות מדהימות. לדוגמה, New Horizons עשוי להיתקל באסטרואיד יוצא דופן אחר. וחוץ מזה, מחקר רחב היקף אמור להתחיל בשנה הבאה בעזרת מצפה הכוכבים ורה רובינא הנבנה בצ'ילה. במשך 10 שנים, הטלסקופים של המצפה יסרוקו ברציפות את חצי הכדור הדרומי כדי למצוא את הפרטים הקטנים ביותר. מחקר זה צפוי להגדיל את מספר העצמים המוכרים בחגורת קויפר ל-40,000 והוא בטוח יביא תגליות חדשות רבות.
כריכה: חגורת קויפר. תמונה: נאס"א
קרא עוד:
כתם שמש בגודל כדור הארץ גדל פי 10 ביומיים: הוא מכוון אלינו
מדענים מצאו שרידים של אדם קדום עם שני כרומוזומי X
מהגוף אל הפה: מדענים הבינו מאיפה הגיעו השיניים