Kuiperův pás ( někdy také nazývaný Edgeworth -Kuiperův pás ) je oblast sluneční soustavy od oběžné dráhy Neptunu (30 AU od Slunce ) do vzdálenosti asi 55 AU. e. ze Slunce [1] . Ačkoli je Kuiperův pás podobný pásu asteroidů , je asi 20krát širší a 20-200krát masivnější než druhý [2] [3] . Stejně jako pás asteroidů se skládá převážně z malých těles , tedy materiálu, který zbyl z formování sluneční soustavy. Na rozdíl od objektů v pásu asteroidů, které jsou primárně složeny z hornin a kovů, jsou objekty Kuiperova pásu (KBO) primárně složeny z těkavých látek (nazývaných led), jako je metan , čpavek a voda . Tato oblast blízkého vesmíru obsahuje nejméně čtyři trpasličí planety : Pluto , Haumea , Makemake a Eris . Kromě toho se také předpokládá, že některé satelity planet Sluneční soustavy, jako je Neptunův měsíc Triton a Saturnův měsíc Phoebe , pocházejí z této oblasti [4] [5] .
Od objevu Kuiperova pásu v roce 1992 [6] přesáhl počet známých KBO tisíc a odhaduje se, že dosud nebylo objeveno přes 70 000 KBO o průměru přes 100 km [7] . Kuiperův pás byl dříve považován za hlavní zdroj krátkoperiodických komet s oběžnými dobami kratšími než 200 let. Pozorování od poloviny 90. let však ukázala, že Kuiperův pás je dynamicky stabilní a že skutečným zdrojem těchto komet je rozptýlený disk , dynamicky aktivní oblast vytvořená pohybem Neptunu směrem ven před 4,5 miliardami let [8] ; Objekty rozptýleného disku, jako je Eris , jsou podobné OPC, ale na svých drahách se pohybují velmi daleko od Slunce (až 100 AU).
Pluto je největší známý objekt Kuiperova pásu. Původně byla považována za planetu, ale byla překlasifikována na trpasličí planetu . Složení Pluta se podobá jiným CMO a jeho oběžná doba umožňuje přiřadit jej k podskupině CMO nazývané „ plutino “. Na počest Pluta se podmnožina čtyř v současnosti známých trpasličích planet obíhajících kolem Neptunu nazývá „ plutoidy “.
Kuiperův pás by se neměl zaměňovat s hypotetickým Oortovým oblakem , který je tisíckrát dále. Objekty Kuiperova pásu, stejně jako objekty rozptýleného disku a Oortova oblaku , jsou označovány jako transneptunské objekty (TNO) [9] .
Po objevení Pluta se mnoho vědců domnívalo, že nejde o jediný objekt svého druhu. Různé spekulace o oblasti vesmíru nyní známé jako Kuiperův pás byly předloženy již několik desetiletí, ale první přímé důkazy o jeho existenci byly získány až v roce 1992. Vzhledem k tomu, že hypotéz o povaze Kuiperova pásu, které předcházely jeho objevu, byly velmi četné a rozmanité, je těžké říci, kdo přesně takovou hypotézu předložil jako první.
Prvním astronomem, který navrhl existenci transneptunské populace, byl Frederick Leonard . V roce 1930, krátce po objevu Pluta , napsal: „Není možné předpokládat, že Pluto je pouze prvním z řady těles za oběžnou dráhou Neptunu, která stále čekají na své objevení a nakonec budou objevena? " [10] .
Kenneth Edgeworth navrhl (1943, Journal of the British Astronomical Association), že v oblasti vesmíru za oběžnou dráhou Neptunu byly primární prvky mlhoviny, ze které se vytvořila Sluneční soustava , příliš rozptýleny na to, aby kondenzovaly do planet. Na základě toho došel k závěru, že „vnější oblast sluneční soustavy za drahami planet zabírá obrovské množství relativně malých těles“ [11] a čas od času některé z těchto těles „opustí svou prostředí a objevuje se jako náhodný host vnitřních oblastí sluneční soustavy [12] se kometou .
Gerard Kuiper navrhl (1951, Astrofyzika), že takový disk vznikl v raných fázích formování sluneční soustavy, ale nevěřil, že takový pás přežil do dnešních dnů. Kuiper vycházel z tehdy rozšířeného předpokladu, že velikost Pluta se blížila velikosti Země, a proto Pluto tato tělesa rozptýlil do Oortova oblaku nebo dokonce ze sluneční soustavy [13] .
V následujících desetiletích nabývala hypotéza mnoha různých podob. Například v roce 1962 americko-kanadský astrofyzik Alastair J.W. Cameron předložil hypotézu o existenci „obrovské masy jemného materiálu na okraji Sluneční soustavy“ [14] a později, v roce 1964, Fred Whipple ( popularizátor známé teorie „ špinavé sněhové koule “ vysvětlující strukturu komety) navrhl, že „pás komet“ by mohl být dostatečně masivní, aby způsobil znatelné poruchy v orbitálním pohybu Uranu , což iniciovalo hledání notoricky známé planety za oběžné dráze Neptunu , nebo alespoň ovlivnit dráhy známých komet [15] . Pozorování však tuto hypotézu vyloučila [14] .
V roce 1977 objevil Charles Koval ledovou planetoidu Chiron , která obíhá mezi Saturnem a Uranem. Použil mrkací komparátor , stejné zařízení, které pomohlo Clyde Tombaughovi objevit Pluto o padesát let dříve . V roce 1992 byl objeven další objekt s podobnou dráhou - Fall (anglicky) [17] . Dnes je známo, že na oběžné dráze mezi Jupiterem a Neptunem se nachází celá populace komet podobných nebeských těles, označovaných jako „ kentauři “. Orbity kentaurů jsou nestabilní a mají dynamickou životnost několik milionů let [18] . Astronomové proto od objevu Chironu předpokládali, že populace kentaurů musí být doplňována z nějakého vnějšího zdroje [19] .
Nový důkaz pro existenci Kuiperova pásu přišel ze studia komet . Již dlouho je známo, že komety mají omezenou životnost. Jak se přibližují ke Slunci, jeho teplo odpařuje těkavé látky z jejich povrchu do vesmíru a postupně je ničí. Vzhledem k tomu, že komety nezmizely dlouho před naším časem, musí být tato populace nebeských těles neustále doplňována [20] . Předpokládá se , že jednou z oblastí , odkud takové doplňování pochází , je " Oortův oblak " , sférický roj komet , který sahá přes 50 000 AU . e. ze Slunce, jehož existenci poprvé předložil Jan Oort v roce 1950 [21] . Předpokládá se, že dlouhoperiodické komety, jako je Hale-Boppova kometa s oběžnou dobou tisíciletí, pocházejí z této oblasti.
Existuje však další skupina komet známých jako krátkoperiodické nebo „periodické“ komety s oběžnou dobou kratší než 200 let – například Halleyova kometa . V 70. letech 20. století rychlost objevů nových krátkoperiodických komet stále méně odpovídala předpokladu, že pocházejí pouze z Oortova oblaku [22] . Aby se objekt Oortova oblaku stal krátkoperiodickou kometou, musí jej nejprve zachytit obří planety. V roce 1980 v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Julio Fernandez vypočítal , že na každou kometu, která se přesune z Oortova oblaku do vnitřní sluneční soustavy, připadá 600 komet, které jsou vyvrženy do mezihvězdného prostoru. Navrhl, že pás komety byl mezi 35 a 50 AU. e. mohl vysvětlit pozorovaný počet komet [23] . Na základě Fernandezovy práce provedl v roce 1988 tým kanadských astronomů včetně Martina Duncana, Thomase Quinna a Scotta Tremena sérii počítačových simulací, aby určil, zda všechny krátkoperiodické komety pocházejí z Oortova oblaku. Zjistili, že ne všechny krátkoperiodické komety mohou pocházet z tohoto oblaku - zejména proto, že jsou seskupeny blízko roviny ekliptiky , zatímco komety Oortova oblaku přilétají téměř z jakékoli oblasti oblohy. Poté, co byl do výpočtů přidán pás popsaný Fernandezem, se model stal konzistentním s pozorováními [24] . Protože slova „Kuiper“ a „pás komety“ byla přítomna v první větě článku H. Fernandeze, nazval Tremen tuto hypotetickou oblast vesmíru „Kuiperův pás“ [25] .
V roce 1987 astronom David Jewitt ( MIT ) vážně přemýšlel o „zjevné prázdnotě vnější sluneční soustavy“ [6] . Ve snaze najít další objekty za oběžnou dráhou Pluta řekl své postgraduální studentce Jane Lu , která mu pomohla : „Pokud to neuděláme my, pak to neudělá nikdo“ [26] . Jewit a Lou pomocí dalekohledů z observatoře Kitt Peak v Arizoně a observatoře Cierro Tololo v Chile hledali pomocí mrkacího komparátoru , v podstatě stejným způsobem jako Clyde Tombaugh a Charles Koval [26] . Zpočátku trvala kontrola každého páru destiček až 8 hodin [27] , později byl proces značně urychlen pomocí CCD matric , které i přes užší zorné pole sbíraly světlo efektivněji (zadržely 90 % přijímaného světla, zatímco fotografické desky - pouze 10%), a umožnil srovnávací proces na monitoru počítače. Dnes jsou CCD pole základem většiny astronomických detektorů [28] . V roce 1988 se Jewitt přestěhoval do Astronomického institutu Havajské univerzity . Následně se Lou připojil ke své práci na 2,24metrovém dalekohledu na observatoři Mauna Kea [29] . Později bylo zorné pole CCD zvětšeno na 1024 × 1024 pixelů, což dále urychlilo vyhledávání [30] . Po 5 letech hledání oznámili 30. srpna 1992 Jewitt a Lou objev kandidátského objektu Kuiperova pásu (15760) 1992 QB 1 [6] . O šest měsíců později našli druhého kandidáta (181708) 1993 FW [31] .
Poté, co byly vytvořeny první mapy oblasti za Neptunem, výzkum ukázal, že zóna nyní nazývaná Kuiperův pás není původem krátkoperiodických komet. Ve skutečnosti se tvoří v nedaleké oblasti zvané „ rozptýlený disk “, která vznikla v době, kdy Neptun migroval k vnějším okrajům sluneční soustavy. Oblast, která se později stala Kuiperovým pásem, byla tehdy mnohem blíže Slunci. Neptun po sobě zanechal rodinu dynamicky stabilních objektů, na jejichž pohyb nemůže nijak ovlivňovat (samotný Kuiperův pás), a také samostatnou skupinu objektů, jejichž perihélia jsou dostatečně blízko ke Slunci, aby Neptun mohl rušit jejich oběžné dráhy (rozptýlený disk). Protože na rozdíl od stabilního Kuiperova pásu je rozptýlený disk dynamicky aktivní, je dnes považován za pravděpodobný zdroj krátkoperiodických komet [8] .
Jako uznání Kennetha Edgewortha astronomové někdy označují Kuiperův pás jako „Edgeworth-Kuiperův pás“ . Brian Marsden se však domnívá, že žádný z těchto vědců si takovou poctu nezaslouží: „Edgeworth ani Kuiper nepsali o ničem podobném tomu, co nyní pozorujeme – dělal Fred Whipple “ [32] . Existuje i jiný názor – David Jewitt k tomuto problému řekl následující: „Pokud mluvíme o něčím jménu... pak si Fernandez nejvíce zaslouží tu čest být považován za osobu, která předpověděla Kuiperův pás“ [13] . Některé skupiny vědců navrhují použití termínu transneptunský objekt (TNO) pro objekty v tomto pásu jako nejméně kontroverzní. Nejedná se však o synonyma, protože TNO označuje všechny objekty obíhající kolem Neptunu, nejen objekty Kuiperova pásu.
K 26. květnu 2008 je známo 1077 objektů transneptunského pásu, které lze rozdělit do tří kategorií:
Předpokládá se, že objekty Kuiperova pásu se skládají z ledu s malými nečistotami organické hmoty , tedy blízko kometární hmoty.
Celková hmotnost objektů Kuiperova pásu je stokrát větší než hmotnost pásu asteroidů , ale jak se očekávalo, je výrazně nižší než hmotnost Oortova oblaku . Předpokládá se, že v Kuiperově pásu je několik tisíc těles o průměru větším než 1000 km, asi 70 000 o průměru větším než 100 km a nejméně 450 000 těles o průměru větším než 50 km [35] .
Číslo | název | Rovníkový průměr ( km ) |
Major semiaxis , a. E. |
Společnost Perihelion , a. E. |
Společnost Aphelios , a. E. |
Období revoluce kolem Slunce ( roky ) |
OTEVŘENO | Poznámky |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
136199 | Eris | 2330 +10 / -10 [36] . | 67,84 | 38,16 | 97,52 | 559 | 2005 i Archivováno 31. ledna 2018 na Wayback Machine | [37] |
134340 | Pluto | 2390 [38] | 39,45 | 29,57 | 49,32 | 248 | 1930 i Archivováno 18. února 2017 na Wayback Machine | [39] Plutino |
136472 | Makemake | 1500 + 400 / -200 [40] | 45,48 | 38,22 | 52,75 | 307 | 2005 i Archivováno 6. prosince 2020 na Wayback Machine | |
136108 | Haumea | ~1500 | 43,19 | 34,83 | 51,55 | 284 | 2005 i Archivováno 1. listopadu 2020 na Wayback Machine | |
134340 I | Charon | 1207 ± 3 [41] | 39,45 | 29,57 | 49,32 | 248 | 1978 | [39] |
225088 | Gungun | ~1535 | 67,3 | 33.6 | 101,0 | 553 | 2016 i | |
50 000 | Quaoar | ~1100 | 43,61 | 41,93 | 45,29 | 288 | 2002 i Archivováno 22. prosince 2016 na Wayback Machine | |
90482 | Orc | 946,3 +74,1 / -72,3 [40] | 39,22 | 30,39 | 48,05 | 246 | 2004 i Archivováno 22. prosince 2016 na Wayback Machine | Plutino |
55565 | 2002AW197 _ | 940 | 47.1 | 41,0 | 53,3 | 323 | 2002 i Archivováno 1. listopadu 2020 na Wayback Machine | |
20 000 | Varuna | 874 [42] | 42,80 | 40,48 | 45,13 | 280 | 2000 i Archivováno 1. listopadu 2020 na Wayback Machine | |
28978 | Ixion | < 822 [42] | 39,70 | 30.04 | 49,36 | 250 | 2001 i Archivováno 22. února 2017 na Wayback Machine | Plutino |
55637 | 2002 UX 25 | 681 +116 / −114 [40] | 42.6 | 36.7 | 48,6 | 278 | 2002 i Archivováno 1. listopadu 2020 na Wayback Machine |
![]() | |
---|---|
V bibliografických katalozích |
Sluneční Soustava | |
---|---|
![]() | |
Centrální hvězda a planety | |
trpasličí planety | Ceres Pluto Haumea Makemake Eris Kandidáti Sedna Orc Quaoar Pistole 2002 MS 4 |
Velké satelity | |
Satelity / prsteny | Země / ∅ Mars Jupiter / ∅ Saturn / ∅ Uran / ∅ Neptun / ∅ Pluto / ∅ Haumea Makemake Eris Kandidáti Orca quawara |
První objevené asteroidy | |
Malá těla | |
umělé předměty | |
Hypotetické objekty |
|