ד"ר ביקשנו שיעזור לנו להסביר את האזור הלא שגרתי הזה במערכת השמש שלנו.
זמן קצר לאחר שהתגלה פלוטו על ידי קלייד טומבו ב- 18 בפברואר 1930, החלו אסטרונומים להעריך כי פלוטו אינו לבד במערכת השמש החיצונית. עם הזמן הם החלו להניח את קיומם של חפצים אחרים באזור, שהם היו מגלים עד 1992. בקיצור, תיאוריה של קיומו של חגורת קויפר - שדה פסולת גדול בקצה מערכת השמש - לפני שהיה התגלה אי פעם.
הגדרה:
חגורת קויפר (המכונה גם חגורת אדווורת '- קיפר) היא אזור של מערכת השמש הקיימת מעבר לשמונה כוכבי הלכת העיקריים, המשתרעת ממסלולו של נפטון (ב- 30 AU) לכ- 50 AU מהשמש. זה דומה לחגורת האסטרואידים, בכך שהוא מכיל גופים קטנים רבים, כולם שרידים מיצירת מערכת השמש.
אך בניגוד לחגורת האסטרואידים, הוא גדול בהרבה - פי 20 יותר ויותר פי 20 עד 200 מאסיבי. כפי שמסביר מייק בראון:
חגורת קויפר היא אוסף של גופות מחוץ למסלולו של נפטון שאם לא היה קורה שום דבר אחר, אם נפטון לא היה מתהווה או אם הדברים השתפרו קצת יותר, אולי הם היו יכולים להתאגד עם עצמם ולהקים את הכוכב הבא החוצה מעבר לנפטון. אבל במקום זאת, בהיסטוריה של מערכת השמש, כשנפטון הקים אותה הובילה לכך שאובייקטים אלה לא הצליחו להיפגש, אז זו רק חגורת החומר הזו שמעבר לנפטון.
גילוי ושמות:
זמן קצר לאחר גילויו של טומבה את פלוטו, החלו אסטרונומים להרהר בקיומה של אוכלוסיה חוצה-נפטוניאן של עצמים במערכת השמש החיצונית. הראשון שהציע זאת היה פרקריק לאונרד, שהחל להציע קיומם של "גופים אולטרה-נפטוניים" מעבר לפלוטו שפשוט לא התגלה עדיין.
באותה שנה הציע האסטרונום ארמין או. לושנר כי פלוטו "עשוי להיות אחד מחפצים פלנטריים רבים וארוכי תקופה שטרם התגלו." בשנת 1943, ב כתב העת של האגודה האסטרונומית הבריטית, קנת אדווגורת 'התייחס עוד יותר לנושא. לדברי אדווג'ורת ', החומר בתוך ערפילית השמש הקדומה שמעבר לנפטון היה מרווח לרווחה מכדי להתעצם לכוכבי לכת, וכך התמצם למדי לאינספור גופים קטנים יותר.
בשנת 1951, במאמר לכתב העת אסטרופיזיקה, אותו אסטרונום הולנדי ג'רארד קויפר העלה השערה על דיסק דומה שנוצר בתחילת ההתפתחות של מערכת השמש. לעיתים אחד החפצים הללו היה משוטט אל מערכת השמש הפנימית והופך לשביט. הרעיון של "חגורת קויפר" זה הגיוני לאסטרונומים. לא זו בלבד שזה עזר להסביר מדוע לא היו כוכבי לכת גדולים יותר במערכת השמש, אלא גם עטפו בנוחות את התעלומה מאיפה שביטים הגיעו.
בשנת 1980, בהודעות החודשיות של האגודה המלכותית לאסטרונומיה, האסטרונום האורוגוואי חוליו פרננדז העלה השערה כי חגורת שביט שנמצאת בין 35 ל 50 AU תידרש להסביר את מספר השביטים שנצפה.
לאחר מעקב אחר עבודתו של פרננדז, בשנת 1988 הצליח צוות אסטרונומים קנדי (צוות של מרטין דאנקן, טום קווין וסקוט טרמיין) לבצע מספר הדמיות ממוחשבות וקבעו כי ענן Oort אינו יכול לתת דין וחשבון לכל שבטי התקופה הקצרה. עם "חגורה", כפי שתיאר זאת פרננדס, הוסיף לפורמולות, ההדמיות תואמות תצפיות.
בשנת 1987 החלו האסטרונום דייוויד ג'ויט (אז ב- MIT) והסטודנטית לתואר שני אז ג'יין לוו להשתמש בטלסקופים במצפה הכוכב הלאומי קיט באריזונה ובמצפה הכוכבים הבין-אמריקני Cerro Tololo בצ'ילה כדי לחפש את מערכת השמש החיצונית. בשנת 1988 ג'ויט עברה למכון לאסטרונומיה באוניברסיטת הוואי, ולו הצטרף אליו אחר כך לעבוד במצפה הכוכב מאונה קאה של האוניברסיטה.
לאחר חמש שנים של חיפושים, ב- 30 באוגוסט 1992, הודיעו ג'ואיט ולו על "גילוי האובייקט חגורת חגורת קויפר" (15760) QB1 1992. שישה חודשים לאחר מכן הם גילו חפץ שני באזור, (181708) 1993 FW. רבים, רבים נוספים יבואו ...
במאמרם משנת 1988, Tremaine ועמיתיו התייחסו לאזור ההיפותטי שמעבר לנפטון כ"חגורת קויפר ", ככל הנראה בגלל העובדה שפרננדס השתמש במילים" קויפר "ו" חגורת שביט" במשפט הפתיחה של העיתון שלו. אמנם זה נותר השם הרשמי, אולם אסטרונומים משתמשים לפעמים בשם האלטרנטיבי חגורת Edgeworth-Kuiper כדי לזכות את Edgeworth בזכות עבודתו התיאורטית הקודמת.
עם זאת, כמה אסטרונומים הרחיקו לכת וטענו כי אף אחד מהשמות הללו אינם נכונים. לדוגמה, בריאן ג 'מרסדן - אסטרונום בריטי ומנהל ותיק של מרכז הכוכבים הקטינים (MPC) במרכז הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיסיקה - טען כי "לא אדווג'ורת' ולא קיפר כתבו על משהו מרחוק כמו מה שאנחנו רואים כעת, אבל פרד וויפל (האסטרונום האמריקני שגילה את השערת השביט "כדור השלג המלוכלך").
יתר על כן, דייוויד ג'ואיט העיר כי "אם בכלל ... פרננדס כמעט מגיע לזכות על חיזוי חגורת קויפר." בגלל המחלוקת הקשורה בשמה, המונח אובייקט טרנס-נפטוני (TNO) מומלץ לאובייקטים בחגורה על ידי כמה קבוצות מדעיות. עם זאת, זה נחשב לא מספיק עבור אחרים, מכיוון שזה יכול להיות כל אובייקט מעבר למסלולו של נפטון, ולא רק לחפצים ב חגורת קויפר.
הרכב:
התגלו יותר מאלף חפצים בחגורת קויפר, ומשערים כי ישנם עד 100,000 חפצים הגדולים מ -100 ק"מ בקוטר. בהתחשב בגודל הקטן שלהם ובמרחק הקיצוני מכדור הארץ, קשה מאוד לקבוע את האיפור הכימי של KBOs.
עם זאת, מחקרים ספקטרוגרפיים שנערכו באזור מאז התגלה, בדרך כלל הצביעו על כך שחבריו מורכבים בעיקר מכיתונים: תערובת של פחמימנים קלים (כמו מתאן), אמוניה וקרח מים - קומפוזיציה שהם חולקים עם שביטים. מחקרים ראשוניים אישרו גם מגוון רחב של צבעים בקרב KBOs, החל מאפור ניטרלי לאדום עמוק.
זה מצביע על כך שמשטחים שלהם מורכבים ממגוון רחב של תרכובות, החל מקיקים מלוכלכים ועד פחמימנים. בשנת 1996, רוברט ה. בראון ואח '. השג נתונים ספקטרוסקופיים ב- KBO 1993 SC, וחשפו שהרכב השטח שלו דומה באופן ניכר לזה של פלוטו, כמו גם לירח טריטון של נפטון, ובו כמויות גדולות של קרח מתאן.
קרח מים התגלה במספר KBOs, כולל 1996 TO66, 38628 הויה ו -20000 ורונה. בשנת 2004 מייק בראון ואח '. קבע את קיומו של קרח מים גבישיים ואמונת מימה באחד הגדולים הידועים ביותר ב- KBO, 50000 Quaoar. שני החומרים הללו היו נהרסים לאורך תקופת מערכת השמש, מה שמרמז כי קוואואר הועלה לאחרונה לפני השטח, אם בגלל פעילות טקטונית פנימית או כתוצאה מהשפעות מטאוריטיות.
השארת חברת פלוטו בחגורת קויפר, הם עוד חפצים רבים הראויים להזכיר. קוואואר, מקמייק, האומאה, אורקוס ואריס הם כולם גופים קפואים גדולים בחגורה. לכמה מהם אפילו יש ירחים משל עצמם. כל אלה רחוקים מאוד, ובכל זאת, בהישג יד.
חקר:
ב- 19 בינואר, 2006, השיקה נאס"א את ה- אופקים חדשים בדיקת חלל לצורך חקר פלוטו, ירחיו ואובייקטים אחרים של חגורת קויפר. החל מה- 15 בינואר, 2015, החללית החלה להתקרב לכוכב הלכת הגמדי, והיא צפויה לבצע תנועה עד 14 ביולי, 2015. כאשר תגיע לאזור, אסטרונומים מצפים למספר תצלומים מעניינים של חגורת קויפר.
מרגש עוד יותר הוא העובדה כי סקרים על מערכות סולריות אחרות מצביעים על כך שמערכת השמש שלנו אינה ייחודית. מאז 2006 התגלו "חגורות Kuiper" אחרות (כלומר חגורות פסולת קפואות) סביב תשע מערכות כוכבים אחרות. נראה כי אלה מתחלקים לשתי קטגוריות: חגורות רחבות, עם רדיוסים של מעל 50 AU, וחגורות צרות (כמו חגורת קויפר שלנו) עם רדיוסים של בין 20 ל 30 AU וגבולות חדים יחסית.
על פי סקרי אינפרא אדום, ההערכה היא כי כ-15-20% מכוכבי סוג השמש הם בעלי מבנים ענקיים כמו קיפר. נראה כי מרביתם צעירים למדי, אך לפי הערכות, שתי מערכות כוכבים - HD 139664 ו- HD 53143, שנצפו על ידי טלסקופ החלל האבל בשנת 2006 - כ -300 מיליון שנה.
חגורת קויפר היא מקורם של כוכבי שביט רבים, שלא נחקרו, והוא מהווה נקודת מוצא של כל שביט תקופתי או קצר-טווח (כלומר כאלה עם מסלול שנמשך 200 שנה או פחות). המפורסם שבהם הוא השביט של האלי, שהיה פעיל מזה 16,000–200,000 שנה.
עתיד חגורת קויפר:
כאשר השער בהתחלה לגבי קיומה של חגורת חפצים מעבר לנפטון, קיפר ציין כי חגורה כזו ככל הנראה לא קיימת יותר. כמובן שגילויים שלאחר מכן הוכיחו שזה לא בסדר. אבל דבר אחד שקויפר בהחלט צדק לגביו היה הרעיון שהאובייקטים הטרנס-נפטוניים לא יימשכו לנצח. כפי שמסביר מייק בראון:
אנו קוראים לזה חגורה, אבל זו חגורה רחבה מאוד. זה משהו כמו 45 מעלות בהיקף מעבר לשמים - הנתח הגדול של החומר הזה שבדיוק נגמר וננטר על ידי נפטון. ובימינו, במקום ליצור גוף גדול וגדול יותר, הם פשוט מתנגשים ונאטסים לאטם לאבק. אם נחזור בעוד מאה מיליון שנה, לא יישאר עוד חגורת קיפר.
בהתחשב בפוטנציאל הגילוי, ואיזו בדיקה מקרוב יכולה ללמד אותנו על ההיסטוריה המוקדמת של מערכת השמש שלנו, מדענים ואסטרונומים רבים מצפים ליום בו נוכל לבחון את חגורת קויפר ביתר פירוט. הנה מקווה ש אופקים חדשים המשימה היא רק התחלה של עשרות שנים עתידיות של מחקר באזור מסתורי זה!
יש לנו מאמרים מעניינים רבים כאן במגזין החלל בנושא מערכת השמש החיצונית ואובייקטים טרנס-נפטוניון (TNOs).
והקפידו לבדוק את המאמר הזה על כוכב הלכת אריס, כוכב הלכת הגמדי האחרון וה- TNO הגדול ביותר שהתגלה.
ואסטרונומים מצפים לגלות שני כוכבי לכת גדולים יותר במערכת השמש שלנו.
למגזין החלל יש גם ראיון באורך מלא עם מייק בראון מקלטק.
פודקאסט (שמע): הורדה (משך: 4:28 - 4.1MB)
הירשם כמנוי: פודקאסטים של אפל | אנדרואיד | RSS
פודקאסט (וידאו): הורדה (82.7MB)
הירשם כמנוי: פודקאסטים של אפל | אנדרואיד | RSS
