Ученые считают, что далеко за орбитой находится значительное количество обломков льда, камней и других мелких объектов. Это "облако" Кометоподобных объектов, вращающихся вокруг . Хотя они разбросаны в значительных расстояниях друг от друга, их количество может быть миллионы и даже миллиарды.
Как было открыто?
Облако Оорта иногда также называют Облако Оорта-Эпика. В 30-е годы ХХ века эстонский астроном Эрнст Эпик предположил, что кометы приходят из зоны так называемого отстоя - "облака", расположенного на краю Солнечной системы. В 1950 году, эту теорию детально развил датчанин Ян Оорта, благодаря нему, она была распространена и общепризнанна.
Объекты из Облака Оорта слишком далеки, чтобы иметь возможность наблюдать их непосредственно в телескоп. Существование облака было предложено в качестве гипотезы, объясняющей происхождение комет.
Каждый раз, когда комета проходит вблизи Солнца, она теряет часть своего материала (лед тает или разрушается на куски.) Таким образом, после нескольких кругов, каждая комета полностью исчезает. С начала Солнечной системы до настоящего времени не должно было бы сохраниться ни одной кометы. Но они есть, это означает, что кометы не должны постоянно приближаться к Солнцу, а иметь некую точку или траекторию существования вдали от Солнца.
Где расположено это Облако Оорта?
Если вы визуализируете расстояние от до Солнца как один "шаг", думаю, что облако Оорта простирается на расстояние до 50 000 и 100 000 из этих «шагов» от Cолнца! По научному – от 50 000 до 100 000 а.е. Это в тысячу раз больше, чем расстояние Плутона от Солнца, около 1/4 расстояния до ближайшей звезды - Альфа Центавра. Свету требуется год, чтобы пройти расстояние от Солнца до внешних границ облака Оорта.
Как возникло Облако Оорта?
Формирование объектов облака Оорта, началось во время формирования Солнечной системы. Тогда вокруг Солнца вращалось значительное количество мелких объектов. Под воздействием газовых гигантов, часть остатков вещества могла получить ускорение от Солнца, а часть к Солнцу. Те куски льда и материала, которые получили направление движение от Солнца и сформировали облако. Близлежащие звезды повлияли на сферичность облака. Однако, иногда, проходящих вблизи звезды нарушают орбиту твердых веществ, циркулирующих в облаке, и отправляют их по направлению к центру Солнечной системы. Такой объект рассматривается как комета.
Какой состав Облака Оорта?
Астрономы обнаружили объект Седна, который может принадлежать Облаку Оорта. Эта микро планета имеет диаметр от 1 180 до 1 800 км, а его сильно вытянутая орбита располагается от 76 а.е. до 928 а.е. Седна вращается вокруг Солнца с периодом обращения 11 250 земных лет.
Но с другой стороны некоторые ученые считают, что Седна принадлежит Поясу Койпера, и это доказывает, что он простирается на большие расстояния в глубину вселенной, чем считалось ранее.
На данный момент самой далекой планетой в Солнечной системе признан Нептун. Что касается Плутона, то с 2006 года Международным астрономическим союзом он был разжалован из определения быть "планетой" и стал частью пояса Койпера, получив определение "карликовая планета". Далекие небесные объекты у которых среднее расстояние до Солнца больше, чем у Нептуна при этом они обращаются вокруг Солнца получили название "транснептуновые объекты". Поэтому к самым крупным транснептуновым объектам, располагающимся в поясе Койпера относятся Плутон, его крупный спутник Харон, массивная карликовая планета Эрида и еще около 1400 транснептуновых объектов
За орбитой самой дальней планетой от Солнца Нептуна начинается пояс Койпера, который представляет собой остаточный материал после построения Солнечной Системы в виде различных объектов похожих на астероиды, только состоящие в основном из льда, метана, аммиака и воды.
После открытия пояса Койпера в 1992 году количество обозначенных объектов превысило 1000, среди которых известные карликовые планеты Плутон, Хаумеа и Макемаке.
В начале открытия полагали, что именно пояс Койпера является строительным материалом для комет, небольшой орбитальный период которых не превышал 200 лет, однако позже выяснилось, что источником может быть динамически активная область, которую назвали рассеянный диск, орбиты объектов которой уходят на большое расстояние от Солнца (свыше 100 а.е.)
Рассеянный диск
Данный регион слишком далеко находится от Солнца, где располагается небольшое количество небесных тел, состоящие в основном изо льда. Как и из чего появилась область со столь "рассеянными" объектами, (они же классифицируются, как "транснептуновые объекты"), но большинство ученых склоняются к мнению, что такое поле появилось из объектов Пояса Койпера за счёт гравитационного взаимодействия с внешними планетами, одной из которых был крупной планетой Нептун.
Еще не подтвержденная техническими средствами область очень далекая от Солнца от 50 тыс. до 100 тыс. а.е. (это примерно 1 световой год) и около 1/4 расстояния до Проксимы Центавра, ближайшей звезды к нашей Солнечной системы.
Схематичное изображение облака Оорта . Также изображены влияние пролетающих звезд на орбиты объектов облака Оорта . .
Уже в 18-19 веках астрономы поняли, что большинство известных комет имеют очень большие периоды обращения — до миллиона лет и более. Кроме того, эти кометы (в отличие от периодических) имеют широкий разброс наклонений их орбит (от 0 до 180 градусов). Поэтому в начале 20 века два астронома Эрнест Эпик и Ян Оорт предположили, что источником долгопериодических комет является огромное облако ледяных тел простирающееся от окраин Солнечной Системы до границ её сферы Хилла (практически до ближайших звезд — до расстояния в 100-200 тысяч астрономических единиц).
Что представляет собой внутренняя граница облака Оорта является предметом споров. Большинство сходятся во мнение, что это плавный переход от облака к торообразному поясу Койпера . Одни считают , что внутренняя граница облака Оорта начинается с 2-5 тысяч астрономических единиц, другие считают , что с менее тысячи астрономических единиц.
Теперь перейдем к изучению вопроса насколько массивным является облако Оорта
. До недавнего времени единственными известными объектами этого облака являлись долгопериодические кометы. В исследование 1995 года приводится такой график распределения больших полуосей кометных орбит:
Как видно из распределения, при больших полуосях орбит, превышающих несколько тысяч астрономических единиц начинается стремительный рост числа известных комет. Пик короткопериодичных комет может быть объяснен наблюдательной селекции: чем чаще комета бывает рядом с Землей , тем проще её обнаружить. В случае с долгопериодическими кометами, такую комету наблюдают только один раз.
К настоящему времени, астрономы смогли обнаружить почти все самые крупные объекты в поясе Койпера , поэтому исследование облака Оорта становится одной из главных задач современной астрономии. Если для исследования пояса Койпера главную роль сыграли метровые обзорные телескопы, то для облака Оорта требуются обзорные телескопы с размером зеркала уже в 3-8 метров. Впрочем уже самый известный поисковый обзор метрового телескопа Паломарской обсерватории пояса Койпера смог обнаружить уже в 2003 году первого крупного представителя внутренней части облака Оорта —планетоид Седна .
Орбита Седны (красная линия). .
Седна выделялась сразу по нескольким параметрам. Во-первых, это рекордно большой перигелий орбиты в 76 астрономических единиц. Такой большой перигелий говорил, что ни одна из больших планет Солнечной Системы не смогла бы вытолкнуть Седну на её нынешнюю орбиту. Во-вторых, у Седны наблюдался очень большой абсолютный блеск (5-ое место среди всех известных малых планет Солнечной Системы ), что говорило о размере тела в тысячу и более километров. Седна была открыта вблизи перигелия своей орбиты, и расчеты её первооткрывателей показывали, что на похожих орбитах может быть ещё 40-120 подобных тел, которые пока не открыты по причине их тусклости из-за большей удаленности от Солнца . Этот факт и её пятое место по абсолютной яркости среди всех объектов пояса Койпера , говорил о том, что дальше пояса Койпера (во внешних областях облака Оорта ) находятся ещё более крупные тела, чем существуют в поясе Койпера . Большинство крупнейших объектов пояса Койпера были открыты при регулярном фотографирование неба до 21 звездной величины. Поэтому, чтобы открывать неизвестные объекты дальше пояса Койпера , требуются телескопы с размером зеркала значительно больше 1 метра, которые способны обнаружить объекты с яркостью меньше 21 звездной величины.
Франко-канадско-гавайский 3.8-метровый телескоп (CFHT ) на Гавайских островах . .
К примеру, к 2013 году был выполнен поиск таких объектов на телескопе CFHT в ходе обзора сверхскопления галактик созвездия Девы (Next Generation Virgo Cluster Survey ). В результате этого поиска, телескоп отснял 76 квадратных градусов до глубины в 25.5 звездных величин. Среди почти сотни открытых членов пояса Койпера был обнаружен и вероятный кандидат внутренней части облака Оорта - 2010 GB174 , размером примерно в 300 километров. Из этой находки был сделан вывод, что во внутренних частях облака Оорта есть около 11 тысяч подобных объектов такого же размера или больше.
Возможные члены облака Оорта известные к 2013 году. .
Выход на новой уровень в исследование пояса Оорта
тесно связан с установкой в 2012 году огромной цифровой камеры на 4-метровом чилийском телескопе Бланко
. Эта камера DECam
на данный момент является самой мощной обзорной камерой, и следовательно идеальной для поиска таких объектов.
В зависимости от времени экспозиции она способна получать глубокие снимки участков неба площадью по 3 квадратных градуса.
Основная цель камеры DECam — это изучение темной энергии, об этом говорит даже её название (Dark Energy Camera ). Но астрономы Скотт Шепард и Чад Труджилио предложили использовать камеру для поиска седноидов (объектов с орбитой похожей на Седну ). Это предположение было одобрено. Как следует из сообщений с конференции DSP2013, к концу 2013 года этот обзор за 11 ночей наблюдений отснял 235 квадратных градусов неба, и нашел там почти полтысячи неизвестных объектов пояса Койпера . Примерно в это же время стало известно , что эта группа смогла найти объект с рекордно большим перигелием (больше чем у предшествующего рекордсмена Седна ). Открытие было действительно опубликовано в журнале Nature в марте 2014 года.
Схематическое изображение орбит Седны и объекта 2012 VP113 , открытого на DECam . .
Рекорд Седны
по перигелию орбиты был преодолен всего на 4 астрономических единицы, но в тоже время Седна
перестала быть уникальным объектом. Абсолютный блеск 2012 VP113
оказался сравнительно небольшим, что говорило о размере в половину тысячи километров. Кроме того, поиск таких объектов был продолжен, и по сообщениям с конференции ACM2014
есть еще несколько кандидатов, которые требуют дополнительных наблюдений. Там же прозвучало сообщение , что обзор покрыл уже около 5% от площади неба (то есть 2 тысячи квадратных градусов?).
Уже после первых находок, авторы обзора на DECam решились оценить количество объектов внутренней части облака Оорта , подобных Седне по размеру. У них получилось, что это число близко к 900. Эта цифра оказалась во много раз больше, чем называли первооткрыватели Седны (40-120). Для сравнения, как я говорил выше, число объектов такого размера в самом поясе Койпера не превышает 5-10. Это означает, что во внутренних частях облака Оорта , среди почти тысячи тысячекилометровых тел должны находиться и значительно более крупные ледяные тела, чем Плутон или Эрида , возможно размером с Марс или даже Землю . Сами первооткрыватели предполагают наличие там даже планеты массой в несколько масс Земли (то есть суперземли) на орбите с большой полуосью в 200-300 астрономических единиц.
Предполагаемая орбита неизвестной планеты. .
В пользу этого, авторы открытия 2012 VP113 приводят интересный факт, аргументы перигелиев орбит всех тел с большими перигелиями и большими полуосями орбит примерно равны одному значению. К примеру, можно привести список всех таких тел с большой полуосью больше 150 астрономических единиц, перигелием больше 30 астрономических единиц, и дугой между всеми наблюдениям больше 1 года:
Из таблицы хорошо видно, что аргументы перигелиев всех эти тел заключены между 37 и 285 градусами, со средним значением в 340 градусов. С другой стороны нельзя исключать, что это лишь один из эффектов наблюдательной селекции, в связи с тем, что чаще всего неизвестные койпероиды ищут вблизи эклиптики, вне плотных звездных полей Млечного Пути . Или же причина в близком пролете другой звезды. В дополнение можно упомянуть некоторые известные пределы на наличие такой неизвестной планеты:
Во-первых, оптические обзоры эклиптики на больших площадях говорят об отсутствие неизвестных планет размером с Марс до 300 астрономических единиц, и размером с Юпитер до 1200 астрономических единиц.
Покрытие неба обзором Spacewatch с общей площадью 8 тысяч квадратных градусов, искавшего медленно движущиеся объекты до 21 звездной величины. .
Во-вторых, недавний инфракрасный обзор телескопа WISE также смог получить хорошие пределы на наличие неизвестных планет в Солнечной Системе :
Пределы инфракрасных обзоров, а также текущих (R=21 ) и будущих (R=26 ) оптических обзоров. .
В-третьих, неизвестная планета должна вызывать возмущения в движение известных планет Солнечной Системы . Из отсутствия таких возмущений теоретики делают вывод о том, что на расстояниях в 350-400, 500-570 и 970-1110 астрономических единиц её масса меньше 0.7, 2 и 15 масс Земли соответственно. Более того, сверхточное отслеживание траектории аппарата «Новые горизонты » во время пролета системы Плутона (с точностью до 10 метров) позволит проверить наличие планеты с массой до 0.7 масс Земли до удаления в 4700 астрономических единиц.
Неизвестно сколько ещё будут продолжаться поиски оортоидов на DECam . Пока понятно, что поиски будут продолжены и в ближайшие месяцы. В свежей заявке на такие наблюдения, авторы по прежнему говорят, что популяция оортоидов значительно больше, чем койпероидов , их текущую редкость они объясняют малым количеством глубоких обзоров неба. В тоже время количество глубоких обзоров неба продолжает расти. Так изображения двух тусклых объектов (2012 VP113 и 2013 FZ27 ), впервые обнаруженных на DECam , позжеудалось найти на старых снимках гавайских телескопов (Кек и PS1 ). Дальнейшие надежды в поиске крупных оортоидов после обзора DECam возлагаются на 8-метровые обзорные телескопы с огромными цифровыми камерами. Во-первых, это гигантская камера Hyper Suprime-Cam , которую недавно начали тестировать на 8-метровом японском телескопе Субару . Эта камера по обзорным свойства будет в 2 раза мощнее, чем DECam .
Сравнение будущих и настоящих крупнейших обзорных камер. Новая камера на телескопе Субару обведена красным прямоугольником. .
Сравнение размера тестовых изображений камер, установленных на телескопе Субару
. .
Камера представляет собой многотонную установку, которую установят вместо вторичного зеркала телескопа.
Основным предназначением японской камеры, как и в случае с DECam , является внегалактическая астрономия. Однако уже сейчас раздаются предложения использовать её для поиска крупных седноидов и оортоидов . Чувствительности камеры должно хватить для обнаружения оортоидов размером с Плутон или Меркурий вплоть до удаления в тысячу астрономических единиц.
Сравнение в чувствительности поиска седноидов и оортоидов для текущих (зеленые, синие и лиловые линии) и будущих (красные и жирная черная линии) обзорных телескопов. У телескопа Хаббл (синяя линия) очень небольшое поле зрения, поэтому он мало пригоден для поиска крупных оортоидов . Его используют лишь в исключительных случаях, как к примеру, для поиска целей в поясе Койпера для близкого пролета «Новых горизонтов ». .
Японский телескоп установлен на Гавайских островах
, поэтому он не может наблюдать значительную часть южного неба. В связи с этим можно сказать, что на южном небе похожие задачи будет выполнять будущий 8-метровый телескоп LSST
,
с ещё большей цифровой камерой. Ожидается, что этот телескоп начнет работу в 2022 году. Основное предназначение проекта — регулярное фотографирование южного неба до 26 звездной величины для различных научных задач.
Предполагаемый вид телескопа LSST . .
Вероятно, какой-то из перечисленных телескопов и сделает одно из главных открытий 21 века — обнаружение крупнейшего оортоида во внешних областях Солнечной Системы . Это будет отличное место для строительства возможной базы снабжения будущих межзвездных перелетов. Как я уже говорил выше, из современных данных следует, что это тело будет значительно больше, чем Плутон или Эрида — крупнейших представителей пояса Койпера . Скорее всего в облаке Оорта находятся очень крупные ледяные тела, возможно обладающие и подледными океанами, и атмосферами. Кроме того, также вероятно наличие в этом пространстве небольших блуждающих планет, движущихся по межзвездным траекториям, наподобие обычных звезд и коричневых карликов. Их обнаружение во внешних областях Солнечной Системы также представляет собой важный практический и научный интерес. Пока же внешние области Солнечной Системы между поясом Койпера и ближайшими звездами представляют собой фактически огромное белое пятно, в котором известны лишь несколько ледяных тел на очень вытянутых (кометобразных) орбитах, наподобие торчащих вершин огромного айсберга.
Картина, нарисованная Г. Гамовым, была красочной, полной внутреннего драматизма и очень убедительной. Но, увы, и его космогонические рецепты не сумели удовлетворить всех запросов специалистов. Нет-нет да и возникала на астрономическом горизонте какая-нибудь темная тучка. «Вновь наблюденная» особенность солнечной системы постоянно не влезала в предложенную теоретическую схему. Так еще в гипотезе К. Вейцзеккера не получалось объяснения происхождения комет. Их разнообразие никак не поддавалось единому «механизму» образования. Может быть, это вообще чужаки, случайно залетевшие к нам из «горных сфер»?
Небесные скитальцы, которых так боялись в прошлые века и которые в семидесятые годы получили презрительное название «видимое ничто», самым удивительным образом распадались на коротко- и долгопериодические. Первые никакой загадки собой не представляли, поскольку их афелии группировались возле планет-гигантов. И их происхождение уместно было связывать с этими планетами. А вот вторая группа…
Директор Лейденской обсерватории профессор Я. Оорт (кстати, с 1966 года иностранный член АН СССР) собрал огромное количество информации по долгопериодическим кометам. Он выписал значения больших полуосей их орбит и обнаружил, что большинство имеют величину примерно в 150 тысяч астрономических единиц. Может быть, все-таки кометы-«чужаки» поставляются межзвездным пространством?
Нет, Оорт был убежден, что они — члены солнечного семейства, путешествующие вместе с нашим светилом по вселенной. А что такое тогда 150 тысяч астрономических единиц? И Я. Оорт возрождает старую идею, высказанную еще итальянским астрономом XIX века Д. Скиапарелли об облаке комет, окружающем солнечную систему. Он облекает ее в изящную математическую форму, утверждая, что 150 тысяч астрономических единиц не что иное, как критическое расстояние. Вспомните сферу Хилла. Если большая полуось кометной орбиты выйдет за этот предел, главной возмущающей силой станет уже не Солнце, а звезды. Их влияния могут быть настолько велики, что вполне способны увести дальних странников из пределов солнечной системы. Звезды же влияют и на то, что постепенно самые дальние кометы, изменяя свои орбиты, переходят в ближнюю область и становятся видны с Земли.
Гипотеза Оорта объясняла многие особенности кометного семейства. Причем результаты его теоретических выводов совпадали с расчетами наблюдателей.
Источником образования комет Я. Оорт считал возможный взрыв планетоподобного тела, орбита которого пролегала некогда между и Юпитером. Одни осколки получили при этом примерно круговые орбиты, потеряли под действием солнечных лучей имевшийся первоначально газ и стали обычными малыми планетами и метеоритами. Другие, получившие эллиптические орбиты, испытали на себе возмущения многих планет. Их должно остаться достаточно много, даже если предположить, что большая часть из них потерялась в космосе, вполне достаточно, чтобы образовать внешнее облако комет. Эти осколки могли удержать при себе и лед, и аммиак, и метан, потому что на таких больших расстояниях (порядка 100 тысяч а. е.) свет Солнца во много раз слабее, чем на Земле. И его лучи не в состоянии произвести необратимых изменений в составе кометы.
Пожалуй, гипотеза Оорта впервые более или менее свела концы с концами в вопросе происхождения комет и нашла им место в общей космогонии солнечной системы.
Пояс Койпера - это дискообразная область ледяных объектов за орбитой Нептуна – в миллиардах километрах от нашего Солнца. Плутон и Эрида являются самыми известными из этих ледяных миров. Там могут быть еще сотни ледяных карликов. Пояс Койпера и еще более далекое Облако Оорта, как полагают, являются домом для комет, вращающихся вокруг Солнца.
10 фактов, которые необходимо знать о Поясе Койпера и Облаке Оорта
1. Пояс Койпера и Облако Оорта – это области пространства. Известные ледяные миры и кометы в обеих областях значительно меньше, чем Луна Земли.
2. Пояс Койпера и Облако Оорта окружают наше Cолнце. Пояс Койпера представляет собой кольцо в форме пончика, расширяясь как раз за орбитой Нептуна на расстоянии приблизительно от 30 до 55 а.е. Облако Оорта представляет собой сферическую оболочку, занимающую пространство на расстоянии от пяти тысяч до 100 тысяч а.е.
3. Долгопериодические кометы (у которых период обращения более 200 лет) происходят из Облака Оорта. Короткопериодические кометы (период обращения меньше 200 лет) берут начало в поясе Койпера.
4. В пределах пояса Койпера могут быть сотни тысяч ледяных тел размером более 100 км (62 миль) и около триллиона или больше комет. Облако Оорта может содержать более триллиона ледяных тел.
5. Некоторые карликовые планеты в пределах пояса Койпера имеют тонкие атмосферы, которые разрушаются, когда их орбиты несут их на самое дальнее расстояние от Солнца.
6. Несколько карликовых планет в поясе Койпера имеют крошечные луны.
7. Не существует известных колец вокруг миров в любом участке пространства.
8. Первой миссией в поясе Койпера является миссия "Новые Горизонты". Она достигнет Плутона в 2015 году.
9. Насколько известно, область пространства не способна поддерживать жизнь.
10 Пояс Койпера и облако Оорта названы по именам астрономов, которые предсказали их существование в 1950-х: Джерард Койпер и Ян Оорт.
Облако Оорта
В 1950 году голландский астроном Ян Оорт предположил, что некоторые кометы приходят из огромной, очень далекой сферической оболочки ледяных тел, окружающих Солнечную систему. Эта гигантская туча объектов теперь называется Облако Оорта, занимающее пространство на расстоянии от 5000 до 100 000 астрономических единиц. (Одна астрономическая единица, или а.е., равна среднему расстоянию Земли от Солнца: около 150 млн. км или 93 миллиона миль.)
Внешнее пространство Облака Оорта, как полагают, находится в области пространства, где гравитационное влияние Солнца слабее, чем влияние ближайших звезд.
Иллюстрированное изображение Облака Оорта
Облако Оорта, вероятно, содержит от 0,1 до 2 трлн ледяных тел в солнечной орбите. Иногда гигантские молекулярные облака, звезды, проходящие неподалеку, или приливные взаимодействия с диском Млечного Пути нарушают орбиты некоторых из этих тел во внешней области Облака Оорта, в результате чего объекты падают внутрь Солнечной системы, это так называемые долгопериодические комета. Эти кометы имеют очень большие, эксцентричные орбиты, и им необходимо тысячи лет, чтобы облететь Солнце. В истории человечества они наблюдались во внутренней Солнечной системе только один раз.
Пояс Койпера
В отличие от долгопериодических, короткопериодическим кометам нужно менее 200 лет, чтобы облететь вокруг Солнца, и они путешествуют примерно в той же плоскости, в которой находятся орбиты большинства планет. Как предполагается, они происходят из дискообразной области за Нептуном, называемой пояс Койпера, названный в честь астронома Джерарда Койпера. (Его иногда называют пояс Эджворта-Койпера, признавая независимое и предыдущее обсуждение Кеннета Эджворта.) Объекты в облаке Оорта и в поясе Койпера, предположительно, являются остатками от формирования Солнечной системы около 4,6 миллиарда лет назад.
Иллюстрированное изображение Пояса Койпера
Пояс Койпера простирается приблизительно от 30 до 55 а.е. и, вероятно, заполнен сотнями тысяч ледяных тел размером более 100 км (62 миль) в диаметре и приблизительно триллион или более комет.
Объекты Пояса Койпера
В 1992 году астрономы обнаружили тусклое пятнышко света от объекта, находящегося около 42 а.е. от Солнца – это был первый раз, когда объект пояса Койпера (или ОПК для краткости) был замечен. Более 1300 ОПК были определены с 1992 года. (Иногда их называют объекты Эджворта-Койпера, также их называют транснептуновыми объектами или ТНО для краткости.)
Крупнейшие транснептуновые объекты
Так как ОПК настолько далеки, их размеры трудно измерить. Рассчитанный диаметр ОПК зависит от предположения, какой является отражающая поверхность объекта. С помощью инфракрасных наблюдений космического телескопа Спитцер размеры большинства крупнейших ОПК были определены.
Одним из самых необычных ОПК является карликовая планета Хаумеа, которая является частью ударного семейства, вращающегося на орбите вокруг солнце. Этот объект, Хаумеа, по-видимому, столкнулся с другим объектом, который был примерно половину от его размера. Удар вызвал взрыв больших ледяных кусков и отправил Хаумеу свободно кружиться, вызвав его вращения вверх-вниз каждые четыре часа. Она вращается так быстро, что принимает форму раздавленного американского футбольного мяча. Хаумеа и две маленькие луны - Хииака и Намака - составляют семейство Хаумеа.
В марте 2004 года группа астрономов объявила об обнаружении планеты, как транснептунового объекта, вращающейся вокруг Солнца на экстремальной дистанции, в одной из самых холодных известных областях нашей солнечной системы. Объект (2003VB12), названный Седной в честь эскимосской богини, которая живет на дне холодного Ледовитого океана, приближается к Солнцу только на короткое время по своей 10500-летней орбите. Он никогда не входил в пояс Койпера, у которого область внешней границы находится примерно в 55 а.е. - вместо этого, Седна движется по длинной, вытянутой эллиптической орбите от 76 до почти 1000 а.е. от Солнца. Поскольку орбита Седны находится на такой экстремальной дистанции, ее первооткрыватели предположили, что это первое наблюдаемое небесное тело, принадлежащее к внутренней части Облака Оорта.
В июле 2005 года группа ученых объявила об обнаружении ОПК, который был, как первоначально считалось, на примерно на 10 процентов больше, чем Плутон. Объект, временно обозначенный как 2003UB313 и позже названный Эридой, вращается вокруг Солнца примерно раз в 560 лет, его расстояние колеблется примерно от 38 до 98 а.е. (Для сравнения, Плутон движется с 29 до 49 а.е. по солнечной орбите.) Эрида имеет небольшую луну с названием Дисномия. Более поздние измерения показывают, что она по размеру немного меньше, чем Плутон.
Открытие Эриды - вращающейся вокруг Солнца и близкой по размерам к Плутону (который затем стал считаться девятой планетой) - заставило астрономов рассмотреть вопрос, следует ли классифицировать Эриду как десятую планету. Однако, в 2006 году Международный астрономический союз создал новый класс объектов, называемых карликовыми планетами, и поместили Плутон, Эриду и астероид Церера в эту категорию.
Обе отдаленные области названы по именам астрономов, предсказавших их существование - Джерард Койпер и Ян Оорт. Объекты, обнаруженные в поясе Койпера, получили свои названия по именам персонажей из различных мифологий. Эрида названа в честь греческой богини раздора и вражды. Хаумеа названа в честь гавайской богини плодородия и деторождения. Кометы из обеих областей, как правило, называются в честь человека, который обнаружил их.
Крупнейшие объекты пояса Койпера
Карликовая планета Эрида
Ледяной карликовой планете Эрида требуется 557 земных года, чтобы совершить один полный оборот вокруг нашего Солнца. Плоскость орбиты Эриды расположена вне плоскости планет Солнечной системы и простирается далеко за пределы пояса Койпера, в зону ледяного мусора за пределами орбиты Нептуна.
Карликовая планета Эрида так часто находится далеко от Солнца, что ее атмосфера разрушается и полностью замерзает на поверхности в ледяной глазури. Ее поверхность отражает столько же солнечного света, сколько свежевыпавшей снег.
Движение Эриды на ночном небе
Ученые считают, температура поверхности Эриды изменяется в промежутках от -359 градусов по Фаренгейту (-217 градусов по Цельсию) до -405 градусов по Фаренгейту (-243 градусов по Цельсию). Тонкая атмосфера Эриды начинает таять, когда планета подходит ближе к Солнцу, обнажаю свою скалистую поверхность, похожую на Плутон.
Эрида оказалась больше Плутона. Это открытие вызвало дебаты в научном сообществе и в конечном итоге привело к пересмотру определения планеты Международным Астрономическим Союзом.
Как показали последние наблюдения, Эрида на самом деле может быть меньше, чем Плутон. Плутон, Эрида и другие подобные объекты в настоящее время классифицируются как карликовые планеты. Они также называются плутоиды, в знак признания особого места Плутона в нашей истории.
Эрида слишком мала и слишком далека, чтобы быть увидена. Дисномия является единственным известным спутником карликовой планеты Эрида. Эта и другие мелкие спутники вокруг карликовых планет, позволили астрономам вычислить массу родительского тела.
Дисномия играет важную роль в определении того, как сопоставимы Плутон и Эрида друг к другу.
Все астероиды в поясе астероидов могли бы легко поместиться внутри Эриды. Тем не менее, Эрида, как и Плутон меньше, чем спутник Земли Луна.
Эрида была впервые замечена в 2003 году во время обследования внешней Солнечной системы Майком Брауном из обсерватории Паломар, Чадом Трухильо из обсерватории Гемини и Дэвидом Рабиновичем из Йельского университета. Открытие было подтверждено в январе 2005 года и было представлено в качестве возможной 10-й планеты нашей Солнечной системы, так как это был первый объект в поясе Койпера, который оказался больше, чем Плутон.
Первоначально она называлась 2003 UB313. Эрида названа в честь древнегреческой богини раздора и вражды. Название соответствует истине, поскольку Эрида остается в центре научной дискуссии об определении планеты.
Спутник Эриды Дисномия названа в честь дочери Эриды, которая являлась богиней беззакония.
Карликовая планета Плутон
Карликовая планета Плутон является единственной планетой-карликом в Солнечной системе, которая стояла в ряду основных планет. Не так давно Плутон считался полноценной девятой планетой, наиболее удалённой от Солнца. Теперь же он рассматривается, как один из самых крупных объектов пояса Койпера – тёмной дискообразной зоны, за пределами орбиты Ньютона, содержащий триллионы комет. Плутон причислили к планетам-карликам в 2006 году. Это событие рассматривалось, как понижение в статусе и вызвало бурные споры и дискуссии в научных и общественных кругах.
История открытия планеты Плутон
Признаки существования Плутона впервые заметил астроном из США Персиваль Лоуэлл в 1905 году. Наблюдая за Непутном и Ураном, он обнаружил отклонения в их орбитах и предположил, что это вызвано действием гравитации неизвестного крупного небесного объекта. В 1915 году он рассчитал возможное местоположение этого объекта, но умер, так и не найдя его. В 1930 году Клайд Томбо из Обсерватории Лоуэлла, основываясь на прогнозах Лоуэлла, обнаружил девятую планету и сообщил об её открытии.
Плутон – это единственная планета в мире, название которой было дано 11-летним ребёнком - девочкой Венецией Берни (Оксфорд, Англия). Венеция посчитала уместным назвать вновь открытую планету именем римского бога и высказала это мнение своему дедушке. Он же передал идею своей внучки в обсерваторию Лоуэлла. Название Плутон было принято. Необходимо отметить, что две первых буквы этого слова отражают инициалы Персиваль Лоуэлла. Особенности планеты Плутон
Поскольку Плутон находится очень далеко от Земли, о его размерах и условиях на его поверхности известно очень мало. По имеющимся данным, масса Плутона менее одной пятой массы Земли, а диаметр - около двух третьих от диаметра Луны. Поверхность Плутона предположительно состоит из скалистого основания, покрытого мантией из водяного льда, замёрзшего метана и азота.
Странные горы на Плутоне, которые возможно, являются ледяными вулканами
Орбита планеты Плутон в Солнечной системе имеет большой эксцентриситет, то есть она очень далека от круговой. Расстояние Плутона до Солнца может значительно варьироваться. Когда Плутон приближается к Солнцу, его лед начинает таять и образует атмосферу, состоящую преимущественно из азота и метана. На Плутоне гравитация значительно меньше земной, поэтому его атмосфера во время оттепели расширяется, простираясь значительно выше, чем атмосфера Земли. Предполагается, что когда Плутон совершает обратное путешествие, удаляясь от Солнца, большая часть его атмосферы вновь замерзает, и почти полностью исчезает. В период обладания атмосферой, на поверхности Плутона, вероятно, присутствуют сильные ветра. На поверхности Плутона температура составляет около -375 °F(-225 C).
Фотография туманной Арктики Плутона, сделанная космическим аппаратом Новые Горизонты
Долгое время из-за огромного расстояния до Плутона астрономы мало что знали о его поверхности. Но шаг за шагом они всё больше приближаются к раскрытию многих его тайн. Благодаря орбитальному телескопу Хаббл, получены изображения Плутона. На них разные области поверхности планеты предстают в красноватых, желтоватых и сероватых тонах и с любопытным ярким пятном в районе экватора. Возможно, что это место богато замороженной окисью углерода. По сравнению с прошлыми фотографиями Хаббла, можно увидеть, что поверхность Плутона со временем меняет свой цвет, становясь более красной. Предположительно это связано с сезонными изменениями.
Увеличенное изображение региона Томбо на Плутоне
Эллиптическая орбита Плутона находится в 49 раз дальше от Солнца, чем земная орбита. Во время своего обращения вокруг Солнца, длящегося 248 земных лет, Плутон в течение 20 лет к Солнцу находится ближе, чем Нептун. В этот период астрономы получают шанс изучать этот небольшой, холодный, далекий мир. Последний период максимального сближения Плутона и Солнца закончился в 1999 году. Таким образом, после 20 лет пребывания в качестве 8-й планеты, Плутон пересек орбиту Нептуна, чтобы вновь стать самой далекой планетой (до признания его карликом).
Карликовая планета Макемаке
Наряду с другими карликовыми планетами, такими как Плутон и Хаумеа, Макемаке находится в поясе Койпера – области, расположенной за пределами орбиты Нептуна. Астрономы полагают, что Макемаке лишь немного меньше, чем Плутон. Этой карликовой планете требуется около 310 земных лет, чтобы совершить один полный оборот вокруг нашего Солнца.
Астрономы обнаружили признаки замороженного азота на поверхности Макемаке. Кроме того, были также обнаружены замороженный этан и метан. Астрономы полагают, что гранулы метана, присутствующие на Макемаке, могут достигать одного сантиметра в диаметре.
Ученые также обнаружили доказательства толинов – молекул, которые образуются каждый раз, когда солнечный ультрафиолетовый свет взаимодействует с веществами, такими как этан и метан. Толины обычно вызывают красно-коричневый цвет, именно поэтому при взгляде на Макемаке она имеет красноватый оттенок.
Макемаке занимает важное место в Солнечной системе, потому что она, наряду с Эридой, была одним из объектов, открытие которых побудило Международный Астрономический Союз пересмотреть определение планет и создать новую группу карликовых планет.
Макемаке впервые наблюдалась в марте 2005 года Майклоом Брауном, Чедвиком Трухильо и Дэвидом Рабиновицем в обсерватории Паломар. Она была официально признана как карликовая планета Международным Астрономическим Союзом в 2008 году.
Первоначально она имела обозначение 2005 FY9. Макемаке названа в честь бога плодородия в рапануйской мифологии. Рапануи являются коренными жителями острова Пасхи в юго-восточной части Тихого океана, расположенного в 3600 км от побережья Чили.
Карликовая планета Хаумеа
Имея странную форму, карликовая планета Хаумеа является одним из наиболее быстро вращающихся крупных объектов в нашей Солнечной системе. Она совершает поворот вокруг своей оси каждые четыре часа. Быстрое вращение карликовой планеты астрономы обнаружили в 2003 году. Она примерно такого же размера, как и Плутон. Также как Плутон и Эрида, Хаумеа вращается вокруг нашего Солнца в Поясе Койпера - дальней зоне ледяных объектов за орбитой Нептуна. Хамуее требуется 285 земных года, чтобы совершить полный оборот вокруг Солнца.
Возможно, миллиарды лет назад большой объект врезался в Хаумеа и придал ей такое вращение, а заодно создал два ее спутника: Хииака и Намака. Астрономы полагают, что Хаумеа состоит изо льда и камня.
Хаумеа была открыта в марте 2003 года в обсерватории Сьерра-Невада в Испании. Официальный анонс ее открытия произошел в 2005 году. В том же году были обнаружены ее спутники.
Первоначально оно обозначалась как 2003 EL61. Хаумеа названа в честь гавайской богини родов и плодородия. Ее спутники названы по имени дочерей Хаумеа. Хииака является покровителем богине острова Гавайи и танцоров хула. Намака - дух воды в гавайской мифологии.
Спутник Плутона - Харон
Спутник Харон составляет почти половину размера Плутона. Эта маленькая луна настолько велика, что Плутон и Харон иногда называют двойной карликовой планетарной системой. Расстояние между ними составляет 19 640 км (12 200 миль).
На этой новой фотографии области крупнейшего спутника Плутона - Харона можно увидеть уникальную особенность, а именно многочисленные впадины, которые можно разглядеть на увеличенном фрагменте изображения в правой его части.
Космический телескоп Хаббл сфотографировал Плутон и Харон в 1994 году, когда Плутон был на расстоянии около 30 а.е. от Земли. Эти фотографии показали, что Харон является более серым, чем Плутон (который имеет красный оттенок), указывая, что они имеют разные поверхностные композиции и структуры.
Изображение Харона высокого разрешения, полученное с Long Range Reconnaissance Imager, установленного на космическом аппарате НАСА Новые Горизонты при максимальном приближении к поверхности 14 июля 2015 года с наложенным увеличенным цветным снимком с камеры Ralph/Multispectral Visual Imaging Camera (MVIC).
Полный оборот Харона вокруг Плутона составляет 6,4 земных суток, а один оборот Плутона (1 день на Плутоне) занимает 6,4 земных суток. Харон ни поднимается ни опускается на орбите системы. С одной и той же стороны Харона всегда стоит Плутон - это называется приливной захват. По сравнению с большинством планет и лун, система Плутон-Харон наклоняется на своей стороне, как и Уран. Орбита Плутона ретроградна: она вращается в обратном направлении, с востока на запад (Уран и Венера также имеют ретроградные орбиты).
Харон был открыт в 1978 году, когда остроглазый астроном Джеймс Кристи заметил, что изображения Плутона были странно вытянутыми. Казалось, что капля вращается вокруг Плутона. Направление удлинения циклически назад и вперед по 6,39 дней - период вращения Плутона. Ведя поиск по архивам изображений Плутона, снятых несколько лет назад, Кристи нашел еще случаи, когда Плутон казался вытянутым. Дополнительные изображения подтвердили, что он открыл первый известный спутник Плутона.
Кристи предложил название Харон в честь мифологического перевозчика, который вез души через реку Ахерон, одну из пяти мифических рек, которые окружали подземный мир Плутона. Помимо мифологической связи для этого названия, Кристи выбрал его, потому что первые четыре буквы также соответствуют имени его жены, Шарлин.