Dar 1930 m., atradus Plutoną, astronomas Frederikas Leonardas rašė, kad tolimiausia Saulės planeta
Ši sąvoka vienija visus esančius objektusuž Neptūno (nuo 35 AU) per 50 AU iš saulės. Prisiminkite, kad vienas astronominis vienetas yra atstumas nuo Žemės iki mūsų žvaigždės. Pastebėtina, kad šis regionas buvo pavadintas olandų ir amerikiečių astronomo Gerardo Kuiperio vardu, nors būtent jis praėjusio amžiaus šeštajame dešimtmetyje reikalavo, kad regionas nuo Neptūno orbitos iki Oorto debesies būtų visiškai tuščias. Mokslininkas manė, kad Plutonas savo dydžiu prilygsta Žemei, todėl jo gravitacinė įtaka turėjo išvalyti erdvę išilgai orbitos nuo visų asteroidų.
Kuiperio juosta primena asteroidų juostąesantis tarp Žemės ir Marso orbitų, tačiau jis yra daug didesnis, joje stebimi platesni ir masyvesni objektai. Įskaitant mažiausiai keturias nykštukines planetas – Plutonas, Haumėja, Makemake ir Eris. Be to, skirtingai nei šalia Žemės esantys uolų juostos objektai, Kuiperio juostos asteroidai dažniausiai yra sukietėjusios dujos.
Asteroido juosta, Kuiperio juosta ir Oorto debesis. Vaizdas: Markas Garlickas, mokslo šaltinis
Kaip sekėsi atidaryti pirmąjį objektą?
Nors įvairios prielaidos apie egzistavimąTrans-Neptūno objektai, tai yra kosminiai kūnai, esantys už Neptūno orbitos, buvo pateikti per visą XX amžių, ypač atradus Plutoną (pirmą tokį objektą). Pirmasis patvirtinimas apie tolimų objektų egzistavimą buvo gautas tik prieš 30 metų.
Planetų mokslininkas Davidas Jewittas ir astronomė Jane Luu išMasačusetso technologijos institutas nuo devintojo dešimtmečio pabaigos užsiėmė neįprastomis paieškomis. Arizonoje jie naudojo teleskopus, kad atsitiktinai fotografuotų dangaus lopinėlius. Kadrų serija, daryta su trumpomis pertraukėlėmis, gali parodyti kokį nors judantį objektą.
Eksperimentai buvo sėkmingi po trejų metųpo tyrimo pradžios. 1992 metų rugpjūčio 30-osios naktį mokslininkai panaudojo Havajų universiteto teleskopą Didžiojoje saloje. Jie naudojo savo įprastą techniką tolimų objektų paieškai. Kartą per valandą buvo daromos atskiros nuotraukos, po kurių mokslininkai palygino, ar kažkas vaizde nepasikeitė.
Apie 21 val.:14 mokslininkų padarė pirmąsias dvi nuotraukas. Palyginę juos ekrane, jie pamatė mažą šviesos dėmelį, kuris antrame paveikslėlyje šiek tiek pasislinko į vakarus. Siekdami įsitikinti, kad tai nėra klaida, o ne atsitiktinis tolimų kosminių spindulių vaizdas, mokslininkai palaukė iki 23:00 ir padarė dar vieną nuotrauką. Trečiame paveikslėlyje naujas objektas yra išsaugotas ir perkeltas toliau į vakarus. Panašius duomenis parodė ketvirtoji nuotrauka, daryta iškart po vidurnakčio.
Judantis objektas skirtingu stebėjimo laiku. Vaizdas: David Jewitt, UCLA
Tolesni tyrimai parodė, kadObjektui, kurį mokslininkai pavadino QB1, prireikė beveik mėnesio, kol praskriejo per pilnaties pločio dangaus lopinėlį. Remdamiesi objekto ryškumu ir lėtu greičiu, mokslininkai padarė išvadą, kad QB1 yra apie 250 km skersmens ledo ir uolienos objektas, keliaujantis už Neptūno orbitos.
Tai buvo pirmasis transneptūnas po Plutono.objektas. Pirmąją sėkmę sekė naujos: po kelių mėnesių mokslininkams pavyko atidaryti dar vieną objektą. Ir pagerėjus skaitmeninių jutiklių jautrumui, atradimai ėjo vienas po kito. Iki šiol žinoma, kad aplink Kuiperio juostą skrieja keli tūkstančiai objektų.
„Nauji horizontai“ ir Arrokoto paslaptys
Naujas proveržis tiriant Kuiperio juostą ir saulės energijąSistema siejama su „New Horizons“ tyrimų misija. Tarpplanetinę kosminę stotį NASA paleido 2006 metais, o jau 2015 metais atsiuntė pirmuosius Plutono ir Charono sistemos (planetos mėnulio) vaizdus bei daugybę nuostabiai detalių Kuiperio juostos objektų vaizdų.
Tačiau buvo padarytas nuostabiausias atradimas„Nauji horizontai“ 2019 m. Laivas, tuo metu buvęs maždaug 1,5 milijardo km atstumu nuo Plutono orbitos, aptiko neįprastos formos asteroidą – Arrokotą. Tai kontaktinis dvigubas objektas, susidedantis iš dviejų dalių. Didesnė dalis – Ultima – primena plokščią blyną, kurio kraštas pritvirtintas prie mažesnio objekto – sferinės Tulės.
Arrokoth. Vaizdas: NASA, Johnso Hopkinso universiteto taikomosios fizikos laboratorija, Pietvakarių tyrimų institutas, Romanas Tkachenko
Planetų akrecija yra viena iš hipoteziųSaulės sistemos objektų formavimas – rodo, kad planetos susidaro dėl daugybės susidūrimų, kurių metu objektai susiduria ir sulimpa, tampa vis didesni ir didesni. Ši hipotezė turi tik vieną trūkumą: augant masei tokie objektai įgyja savo gravitaciją. Dėl to dvi dalys per daug įsibėgėja prieš susidūrimą ir negali tiesiog susijungti, o suskaidomos į dalis.
Visų pirma, modeliuojant dviejų susidūrimąArrokoth dalys rodo, kad jų susidūrimas negalėjo sukurti tokio neįprasto objekto. Mokslininkai teigia, kad neįprastą asteroido struktūrą geriau paaiškina kita hipotezė.
Labiau tikėtina, kad dėl to gimė Arrokotasprocesas, žinomas kaip gravitacinis nestabilumas, teigia mokslininkai. Pagal šį scenarijų, esant tam tikroms sąlygoms, dujų debesis, kurio dalis yra tankesnė, veikiamas gravitacinių jėgų greitai subyra.
Tyrėjai pažymi, kad kadangi taip yra visojepasirodymų, susiformavo kai kurie Kuiperio juostos objektai, galbūt panašūs procesai vyko ir ankstyvajame protoplanetiniame diske, iš kurio susiformavo visi Saulės sistemos objektai. Pastebėtina, kad planetų susidarymas šioje teorijoje trunka tūkstančius, o ne milijonus metų, todėl visas sistemos formavimosi procesas galėtų vykti daug greičiau.
„New Horizons“ vis dar judaper Kuiperio juostą galbūt mokslininkams pavyks nustatyti kitą objektą, su kuriuo prietaisas gali priartėti. Galbūt šis atradimas dar kartą pakeis idėjas apie Saulės sistemos struktūrą ir evoliuciją.
Meninė Kuiperio juostos tyrinėjimo New Horizons iliustracija. Vaizdas: Johns Hopkins universiteto taikomosios fizikos laboratorija, Pietvakarių tyrimų institutas (JHUAPL / SwRI)
Judantys dujų milžinai
„New Horizons“ suteikė žvilgsnįatskiri Kuiperio juostos objektai iš arti ir antžeminių observatorijos instrumentų kūrimas, siekiant juos masiškai apsvarstyti. Pavyzdžiui, planetų mokslininkai neseniai baigė Saulės sistemos kilmės tyrimą naudodami Kanados, Prancūzijos ir Havajų teleskopą, esantį ant Mauna Kėjos. Tai ta pati viršūnė, iš kurios buvo aptiktas pirmasis Kuiperio juostos objektas. Peržiūros metu planetų mokslininkai nustatė 800 anksčiau nežinomų objektų, dėl kurių bendras jų skaičius viršijo 3 tūkst.
Tai atskleidė didelio masto stebėjimasKuiperio juostos objektai nėra pasiskirstę tolygiai, o susitelkę į mažas grupes. Toks poveikis įmanomas dėl galingo gravitacinio poveikio.
Mokslininkai mano, kad atsakomybė užtoks iškraipymas slypi ant dviejų dujų milžinų – Neptūno ir Saturno. Modeliavimas parodė, kad jei anksčiau šios planetos judėdavo netvarkingai, karts nuo karto priartėdamos ir atsitraukdamos nuo Saulės, galingos gravitacinės bangos, susijusios su masyvių objektų padėties pasikeitimu, galėjo paveikti objektų vietą Kuiperio juostoje.
Jau atlikta daugybė Kuiperio juostos tyrimųleido mums daugiau sužinoti apie mūsų saulės sistemos praeitį. Planetologai sugebėjo patvirtinti vieną iš planetų susidarymo hipotezių ir atrado dujų milžinų orbitos nestabilumą ankstyvosiose Saulės sistemos egzistavimo stadijose.
Nepaisant to, gali būti daug daugiau.nuostabių atradimų. Pavyzdžiui, „New Horizons“ gali susidurti su kitu neįprastu asteroidu. Be to, kitais metais turėtų prasidėti plataus masto tyrimas, padedamas Čilėje statomos Veros Rubinos observatorijos. 10 metų observatorijos teleskopai nuolatos skenuos pietinį pusrutulį, kad surastų smulkiausias detales. Tikimasi, kad šis tyrimas padidins žinomų Kuiperio juostos objektų skaičių iki 40 000 ir tikrai atneš daug naujų atradimų.
Viršelis: Kuiperio diržas. Nuotrauka: NASA
Skaityti daugiau:
Žemės dydžio saulės dėmė per 2 dienas išauga 10 kartų: ji nukreipta į mus
Mokslininkai aptiko senovės žmogaus, turinčio dvi X chromosomas, palaikus
Nuo kūno iki burnos: mokslininkai suprato, iš kur atsirado dantys