Dr Me palusime tal aidata meil selgitada meie päikesesüsteemi seda ebatavalist piirkonda.
Varsti pärast seda, kui Clyde Tombaugh avastas Pluuto 18. veebruaril 1930, astronoomid hakkasid teoretiseerima, et Pluuto ei olnud üksi välises Päikesesüsteemis. Aja jooksul hakkasid nad postuleerima teiste objektide olemasolu piirkonnas, mille nad avastaksid aastaks 1992. Lühidalt - Kuiperi vöö - päikesesüsteemi servas asuva suure prügivälja - olemasolu teoreetiliselt tehti enne seda kunagi avastanud.
Definitsioon:
Kuiperi vöö (tuntud ka kui Edgeworth – Kuiperi vöö) on Päikesesüsteemi piirkond, mis asub kaheksast suuremast planeedist kaugemal, ulatudes Neptuuni orbiidilt (30 AU juures) kuni umbes 50 AU Päikesest. See sarnaneb asteroidivööga, kuna sisaldab palju väikseid kehasid, kõiki Päikesesüsteemi moodustise jäänuseid.
Kuid erinevalt asteroidi vööst on see palju suurem - 20 korda lai ja 20 kuni 200 korda massiivne. Nagu selgitab Mike Brown:
Kuiperi vöö on kogu Neptuuni orbiidist väljaspool asuvate kehade kogum, mis juhul, kui midagi muud poleks juhtunud, kui Neptuun poleks moodustunud või kui asjad oleks läinud natuke paremaks, oleks nad ehk võinud ise kokku saada ja moodustada järgmise planeedi Neptuunist kaugemal. Kuid Päikesesüsteemi ajaloos, kui Neptuun moodustas, viis see objektide kokkusobimatuseni, see on lihtsalt see materjali vöö väljaspool Neptuuni.
Avastamine ja nimetamine:
Vahetult pärast Tombaughi Pluuto avastamist hakkasid astronoomid mõtisklema välise Päikesesüsteemi objektide Trans-Neptuuni populatsiooni olemasolu üle. Esimesena vihjas sellele Freckrick C. Leonard, kes hakkas vihjama Plutost kaugemate ultraneptunite kehade olemasolule, mida lihtsalt polnud veel avastatud.
Samal aastal tegi astronoom Armin O. Leuschner ettepaneku, et Pluuto võib olla üks paljudest veel avastamata pikaajalistest planeediobjektidest. 1943. aastal Briti Astronoomiaühingu ajakiri, Kenneth Edgeworth selgitas seda teemat veelgi. Edgeworthi sõnul oli Neptuunist kaugemal asuva ürgse päikese udukogu materjal planeetidesse kondenseerumiseks liiga laiali ja nii kondenseerus see pigem hulgaliselt väiksemate kehade hulka.
1951. aastal ajakirjas ilmunud artiklis Astrofüüsika, spekuleeris Hollandi astronoom Gerard Kuiper Päikesesüsteemi evolutsiooni alguses juba tekkinud sarnase plaadi üle. Mõnikord võib üks neist objektidest liikuda sisemisse Päikesesüsteemi ja saada komeediks. Selle Kuiperi vöö idee oli astronoomidele mõistlik. See mitte ainult ei aidanud selgitada, miks Päikesesüsteemis ei olnud suuri planeete, vaid hõlmas mugavalt ka saladuse, kust komeedid tulid.
1980. aastal arvas Uruguay astronoom Julio Fernández kuningliku astronoomiaühingu igakuistes teadetes, et vaadeldud komeetide arvu arvestamiseks on vaja komeedivööd, mille maht on 35–50 AU.
Järgides Fernándezi tööd, viis 1988. aastal Kanada astronoomide meeskond (Martin Duncani, Tom Quinni ja Scott Tremaine'i meeskond) läbi arvutisimulatsioone ja otsustas, et Oorti pilv ei suuda kõiki lühiajalisi komeete arvestada. Fernández kirjeldas ravimvormidele lisatud vöö abil simulatsioonide vastavust vaatlustele.
1987. aastal astronoom David Jewitt (siis MIT-is) ja tollane kraadiõppur Jane Luu asusid välise päikesesüsteemi otsimiseks kasutama teleskoope Arizonas asuvas Kitt Peak National Observatory'is ja Tšiilis Cerro Tololo Ameerika-vahelises observatooriumis. 1988. aastal kolis Jewitt Hawaii ülikooli astronoomiainstituuti ja Luu liitus hiljem temaga ülikooli Mauna Kea observatooriumis töötamiseks.
Pärast viis aastat kestnud otsimist kuulutasid Jewitt ja Luu 30. augustil 1992 välja "Kandidaadi Kuiperi vööobjekti avastamise" (15760) 1992 QB1. Kuus kuud hiljem avastasid nad piirkonnas teise objekti (181708) 1993 FW. Järgneks palju, palju muud ...
Tremaine ja tema kolleegid nimetasid oma 1988. aasta artiklis oma Neptuunist kaugemat hüpoteetilist piirkonda kui Kuiperi vööks, mis oli ilmselt tingitud asjaolust, et Fernández kasutas oma paberi sissejuhatavas lauses sõnu “Kuiper” ja “komeedi vöö”. Kuigi see on jäänud ametlikuks nimeks, kasutavad astronoomid mõnikord Edgeworthi varasema teoreetilise töö eest alternatiivset nime Edgeworth-Kuiperi vöö.
Kuid mõned astronoomid on jõudnud nii kaugele, et väidavad, et kumbki neist nimedest pole õige. Näiteks Brian G. Marsden - Briti astronoom ja Harvard-Smithsoniani astrofüüsikakeskuse pika planeedi keskuse (MPC) direktor - väitis, et „ei Edgeworth ega Kuiper kirjutanud kaugestki sellisest nagu see, mida me praegu näeme, kuid Fred Whipple (ameerika astronoom, kes esitas komeedi räpase lumepalli) tegi seda.
Veel kommenteeris David Jewitt, et: "Kui midagi ... Fernández väärib Kuiperi vöö ennustamiseks kõige enam tunnustust." Selle nimega seotud poleemika tõttu soovitavad mitmed teadusrühmad vöös olevate objektide jaoks terminit trans-Neptuuni objekt (TNO). Kuid teised peavad seda ebapiisavaks, kuna see võib tähendada mis tahes objekti Neptuuni orbiidist kaugemal ja mitte ainult Kuiperi vööndis asuvaid objekte.
Koostis:
Kuiperi vööst on avastatud üle tuhande objekti ja on teoreetiliselt arvestatud, et neid on koguni 100 000 objekti, mille läbimõõt on suurem kui 100 km. Arvestades nende väiksust ja äärmist kaugust Maast, on KBOde keemilist koostist väga raske kindlaks teha.
Selle piirkonna avastamisest alates tehtud spektrograafilised uuringud on siiski üldiselt näidanud, et selle liikmed koosnevad peamiselt jäädest: kergete süsivesinike (näiteks metaan), ammoniaagi ja vesijää segu - kompositsioon, mida nad jagavad komeetidega. Esialgsed uuringud kinnitasid ka KBO-de laia valikut värve, alates neutraalsest hallist kuni sügavpunaseni.
See viitab sellele, et nende pinnad koosnevad mitmesugustest ühenditest, alates räpastest jäätistest kuni süsivesinikeni. Aastal 1996 avaldasid Robert H. Brown jt. saadi spektroskoopilised andmed KBO 1993 SC kohta, mis näitas, et selle pinnakoostis on märkimisväärselt sarnane Pluuto ja ka Neptuuni Kuu Tritoniga, kus on suures koguses metaanijäät.
Vesijää on tuvastatud mitmetes KBO-des, sealhulgas 1996 TO66, 38628 Huya ja 20000 Varuna. 2004. aastal esitasid Mike Brown jt. määras kristalse vesijää ja ammoniaagihüdraadi olemasolu ühes teadaolevalt suurimast KBO-st, 50000 Quaoar. Mõlemad ained oleksid Päikesesüsteemi vanuse korral hävinud, mis viitab sellele, et Quaoar oli hiljuti taaskehtestatud, kas sisemise tektoonilise aktiivsuse või meteoriidimõjude tagajärjel.
Pluuto ettevõtte Kuiperi vööndis eemal hoidmine on palju muid objekte, mida tasub mainida. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus ja Eris on kõik vöö suured jäised kehad. Mitmel neist on isegi oma kuud. Need kõik on tohutult kaugel ja siiski väga käeulatuses.
Uurimine:
19. jaanuaril 2006 käivitas NASA Uued horisondid kosmosesond Pluuto, selle kuude ja veel ühe või kahe Kuiperi vöö objekti uurimiseks. Alates 15. jaanuarist 2015 hakkas kosmoseaparaat lähenema kääbusplaneedile ja eeldatavasti teeb see lendorava 14. juuliks 2015. Piirkonnale jõudes ootavad astronoomid ka mitmeid huvitavaid fotosid Kuiperi vööst.
Veel põnevam on asjaolu, et teiste päikesesüsteemide uuringud näitavad, et meie päikesesüsteem pole ainulaadne. Alates 2006. aastast on üheksa teise tähesüsteemi ümber avastatud teisi Kuiperi vööleid (s.o jäiseid prügivöösid). Näib, et need jagunevad kahte kategooriasse: laiad vööd raadiusega üle 50 AU ja kitsad vööd (nagu meie enda Kuiperi vöö) raadiusega vahemikus 20 kuni 30 AU ja suhteliselt teravate piiridega.
Infrapunauuringute kohaselt arvatakse, et Päikese-tüüpi tähtedest on hinnanguliselt 15-20% -l massiivsed Kuiperi-vöö-taolised ehitised. Enamik neist näib olevat üsna noored, kuid kahe tähesüsteemi - HD 139664 ja HD 53143, mida Hubble'i kosmoseteleskoop vaatas 2006. aastal - hinnanguliselt 300 miljonit aastat vana.
Kuiperi vöö on ulatuslik ja uurimata, see on paljude komeetide allikas ning arvatakse, et see on lähtepunktiks kõigile perioodiliste või lühiajaliste komeetide (st nende, mille orbiit kestab 200 aastat või vähem) komeetide jaoks. Neist kuulsaim on Halley’s Comet, mis on tegutsenud viimased 16 000–200 000 aastat.
Kuiperi vöö tulevik:
Kui ta esialgu spekuleeris Neptuunist kaugemate objektide vöö olemasolu üle, siis Kuiper teatas, et sellist vööd ilmselt enam pole. Muidugi on hilisemad avastused tõestanud, et see on vale. Kuid üks asi, milles Kuiperil oli kindlasti õigus, oli mõte, et need Trans-Neptuuni objektid ei kesta igavesti. Nagu selgitab Mike Brown:
Me kutsume seda vööks, kuid see on väga lai vöö. See on midagi taevalaotuses 45 kraadist sarnast - see suur materjalimaterjal, mille Neptuun just raputas ja raputas. Ja nendel päevadel, selle asemel, et teha suuremat ja suuremat keha, põrkavad nad lihtsalt kokku ja jahvavad aeglaselt tolmuks. Kui tuleme tagasi veel saja miljoni aasta pärast, ei jää Kuiperi vööst muud üle.
Arvestades avastamisvõimalusi ja seda, mida põhjalik uurimine võiks meile õpetada meie päikesesüsteemi varasest ajaloost, ootavad paljud teadlased ja astronoomid seda päeva, mil saame Kuiperi vööd üksikasjalikumalt uurida. Siin on lootust, et Uued horisondid missioon on alles selle salapärase piirkonna uurimise tulevaste aastakümnete algus!
Meil on siin Space Magazine'is palju huvitavaid artikleid välise päikesesüsteemi ja trans-neptuunioniobjektide (TNO) kohta.
Ja vaadake kindlasti seda artiklit planeedil Eris, viimane kääbusplaneet ja suurim avastatud TNO.
Ja astronoomid loodavad meie päikesesüsteemist avastada veel kaks suurt planeeti.
Space Magazine'il on ka täispikk intervjuu Mike Browniga Caltechist.
Podcast (heli): allalaadimine (kestus: 4:28 - 4,1 MB)
Telli: Apple'i taskuhäälingusaated | Android | RSS
Podcast (video): allalaadimine (82,7 MB)
Telli: Apple'i taskuhäälingusaated | Android | RSS
