MI A KUIPERI öV?

Send

Dr. Megkértük, hogy segítsen nekünk magyarázatot adni a naprendszerünk ezen szokatlan régiójának.

Nem sokkal azután, hogy Clyde Tombaugh 1930. február 18-án fedezte fel Plutont, a csillagászok elkezdték elméletbe állítani, hogy Plútó nem egyedül van a külső Naprendszerben. Idővel elkezdtek posztulálni más térségek létezését a térségben, amelyeket 1992-re fedeznének fel. Röviden: a Kuiper-öv - egy nagy törmelékmező a Naprendszer szélén - létezését elméletbe vették, mielőtt még valaha felfedeztem.

Meghatározás:

A Kuiperi öv (Edgeworth – Kuiper öv néven is ismert) a Naprendszernek a nyolc fő bolygón túlmutató régiója, amely a Neptunusz pályáján (30 AU-nál) a Naptól kb. 50 AU-ig terjed. Ez hasonló az aszteroida övhez, mivel sok kis testet tartalmaz, minden maradványt a Naprendszer kialakulásának.

Az aszteroida övtől eltérően azonban sokkal nagyobb - 20-szor szélesebb és 20-200-szor nagyobb. Mike Brown magyarázata szerint:

A Kuiperi öv olyan testgyűjtemény, amely a Neptunusz pályáján kívül található, és ha semmi más nem történt volna, ha Neptunusz nem alakult volna ki, vagy ha a dolgok kicsit jobban mennének, akkor talán össze tudnának állni és összeállíthatnák a következő bolygót. Neptunán túl. Ehelyett a Naprendszer története során, amikor a Neptunusz kialakult, az vezette, hogy ezek a tárgyak nem képesek összekapcsolódni, tehát éppen ez az anyagöv a Neptunuszon kívül.

Felfedezés és elnevezés:

Röviddel azt követően, hogy Tombaugh felfedezte Plutont, a csillagászok elkezdték elgondolkodni egy transzneptuniai objektumpopuláció létezésében a külső Naprendszerben. Az első Freckrick C. Leonard, aki ezt sugallta, és aki Plutonon túl olyan „ultraneptúni testek” létezésére utalt, amelyeket egyszerűen még nem fedeztek fel.

Ugyanebben az évben Armin O. Leuschner csillagász azt javasolta, hogy Plútó „a hosszú távú bolygóobjektumok egyike lehet, amelyet még fel kell fedezni”. 1943-ban, a A Brit Csillagászat Egyesületének naplója, Kenneth Edgeworth tovább magyarázta a témát. Edgeworth szerint az elsődleges Naprendszer ködben lévő anyag Neptunán túl túlságosan nagy távolságra volt, hogy bolygókondenzálódjon, és így sokkal kisebb testekre kondenzálódtak.

1951-ben, egy folyóiratcikkben Asztrofizika, a holland csillagász Gerard Kuiper spekulált egy hasonló lemezen, amely a Naprendszer fejlődésének korai szakaszában alakult ki. Időnként az egyik ilyen tárgy bejuthat a belső Naprendszerbe és üstökösré válhat. A „Kuiper öv” gondolata értelmes volt a csillagászok számára. Ez nem csak azt magyarázta, hogy miért nem voltak távolabbi nagy bolygók a Naprendszerben, hanem kényelmesen beborította a rejtélyt is, ahonnan a üstökösök származtak.

1980-ban, a Királyi Csillagászati Társaság havi értesítéseiben, uruguayi csillagász, Julio Fernández úgy vélte, hogy 35 és 50 AU közötti üstökösövnek kell figyelembe vennie a megfigyelt üstökösök számát.

Fernández munkájának nyomon követése után 1988-ban egy kanadai csillagászcsoport (Martin Duncan, Tom Quinn és Scott Tremaine csapata) számos számítógépes szimulációt hajtott végre és megállapította, hogy az Oort felhő nem képes az összes rövid ideig tartó üstökös elszámolására. A „övvel”, amint azt Fernández leírta, hozzátette a készítményekhez, a szimulációk párosultak a megfigyelésekkel.

1987-ben David Jewitt csillagász (akkoriban a MIT-nél) és az akkor végzős hallgató Jane Luu az arizonai Kitt Peak Nemzeti Megfigyelőközpontban és a chilei Cerro Tololo Amerikaközi Központ megfigyelőközpontjában távcsöveket használták a külső Naprendszer kutatásához. 1988-ban Jewitt a Hawaii Egyetemen Csillagászati Intézetbe költözött, majd Luu később csatlakozott hozzá, hogy az egyetem Mauna Kea obszervatóriumába dolgozzon.

Öt éves kutatás után, 1992. augusztus 30-án, Jewitt és Luu bejelentette: „Kuiper övjelölt jelöltjének felfedezése” (15760) 1992 QB1. Hat hónappal később felfedezték a régióban egy második tárgyat, (181708) 1993 FW. Sok, még sokan követni fognak…

Tremaine és kollégái 1988-ban írt cikkükben a Neptunán kívüli hipotetikus régiót „Kuiper övnek” hívták, nyilvánvalóan annak a ténynek köszönhetően, hogy Fernández a „Kuiper” és a „üstökös öv” szavakat használta írásának kezdő mondatában. Noha ez a hivatalos név maradt, a csillagászok néha az Edgeworth-Kuiper öv alternatív nevét használják Edgeworth elismerésére korábbi elméleti munkájáért.

Néhány csillagász elment olyan messzire, hogy ezeknek a neveknek egyik sem helyes. Például Brian G. Marsden - egy brit csillagász és a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ Kisebb Bolygó Központja (MPC) régóta igazgatója - állította: „Sem Edgeworth, sem Kuiper nem írt olyan távoli dolgokról, mint amilyeneket most látunk, de Fred Whipple (az amerikai csillagász, aki felvette a „piszkos hógolyó” üstökös hipotézisét) megtette.

Ezenkívül David Jewitt megjegyezte, hogy: "Ha bármi is ... Fernández leginkább megérdemli a Kuiper-öv előrejelzésének hitelt." A nevével kapcsolatos ellentmondások miatt a transz-neptuniai objektum (TNO) kifejezést több tudományos csoport ajánlja az övben lévő tárgyakra. Mások ezt azonban elégtelennek tekintik, mivel ez bármilyen, a Neptunusz pályán túli tárgyat jelenthet, és nem csak a Kuiper-övben található tárgyakat jelentheti.

Fogalmazás:

Több mint ezer tárgyat fedeztek fel a Kuiper-övben, és elméletünk szerint 100 000 objektum van több, mint 100 km átmérőjű. Tekintettel a méretükre és a Földtől való rendkívüli távolságra, a KBO-k kémiai összetételét nagyon nehéz meghatározni.

A régió felfedezése óta elvégzett spektrográfiai vizsgálatok azonban általában azt mutatták, hogy tagjai elsősorban jégből állnak: könnyű szénhidrogének (például metán), ammónia és vízjég keverékéből - olyan összetételből, amelyben megoszlanak a üstökösök. Az eredeti tanulmányok a KBO-k széles színtartalmát is megerősítették, a semleges szürktől a mélyvörösig.

Ez arra utal, hogy felületük sokféle vegyületből áll, a piszkos jégkről a szénhidrogénekig. 1996-ban Robert H. Brown et al. spektroszkópiai adatokat szerzett a KBO 1993 SC-ről, feltárva annak felszíni összetételét, hogy jelentősen hasonlítson a Plútóhoz, valamint a Neptunusz hold Tritonjához, amely nagy mennyiségű metánjéggel rendelkezik.

A vízjég számos KBO-ban kimutatták, köztük az 1996 TO-t₆₆, 38628 Huya és 20000 Varuna. 2004-ben Mike Brown et al. meghatározta a kristályos vízjég és az ammónia-hidrát létezését az egyik legnagyobb ismert KBO-n, az 50000 Quaoaron. Mindkét anyag elpusztult volna a Naprendszer kora alatt, ami arra utal, hogy a Quaoar nemrégiben újjáéledt, akár belső tektonikus aktivitással, akár meteorit-ütésekkel.

A Plútó társaságának a Kuiperi övben tartása mellett sok más említést érdemel. A Quaoar, a Makemake, a Haumea, az Orcus és az Eris nagy jeges testek az övben. Számosuknak még saját holdja van. Ezek mind rendkívül messze vannak, és mégis nagyon elérhetõek.

Felfedezés:

2006. január 19-én a NASA elindította a Új láthatár űrszonda Plútó, holdjai és egy vagy két további Kuiper-öv tárgyának tanulmányozása céljából. 2015. január 15-től az űrhajó elkezdte megközelítését a törpe bolygóval, és várhatóan repülést készít 2015. július 14-ig. Amikor eléri a területet, a csillagászok számos érdekes fotót várnak majd a Kuiper-övről.

Még izgalmasabb az a tény, hogy más naprendszerek felmérései azt mutatják, hogy Naprendszerünk nem egyedülálló. 2006 óta vannak más „Kuiper-övek” (azaz jeges hulladékszíjak), amelyeket kilenc másik csillagrendszer körül fedeztek fel. Úgy tűnik, hogy ezek két kategóriába sorolhatók: széles övek, 50 AU-nél nagyobb sugarakkal, és keskeny övek (például a saját Kuiper-övünkhöz), 20 és 30 AU-es sugarakkal, és viszonylag éles határokkal.

Az infravörös felmérések szerint a naptípusú csillagok becslések szerint 15-20% -ánál vannak hatalmas Kuiper-övszerű szerkezetek. Ezek többsége elég fiatalnak tűnik, ám a két csillagrendszer - a HD 139664 és a HD 53143, amelyeket a Hubble űrteleszkóp 2006-ban megfigyelt - 300 millió éves.

Hatalmas és felfedezetlen, a Kuiper-öv sok üstökös forrása, és úgy gondolják, hogy az összes időszakos vagy rövid ideig tartó üstökös (azaz a 200 éves vagy annál rövidebb keringő pályája) kiindulási pontja. Ezek közül a leghíresebb a Halley Comet, amely az elmúlt 16 000–200 000 évben tevékenykedett.

Kuiperi öv jövője:

Amikor eredetileg a Neptunán kívüli tárgyak szalagjának létezésére gondolkodott, Kuiper jelezte, hogy ilyen öv valószínűleg már nem létezik. A későbbi felfedezések természetesen bebizonyították, hogy ez helytelen. De az egyik dolog, amelyben Kuipernek határozottan igaza volt, az volt az elképzelés, hogy ezek a transzneptúni tárgyak nem maradnak örökké. Mike Brown magyarázata szerint:

Övnek hívjuk, de nagyon széles öv. Ez valami 45 fokos égitest az égbolton - ez a nagy anyagpálca, amelyet Neptunusz éppen most csapott be. És manapság ahelyett, hogy egy nagyobb és nagyobb testet készítenek, csak ütköznek és lassan porrá alakulnak. Ha még százmillió év alatt visszatérünk, nem maradhat Kuiper-öv.

Tekintettel a felfedezés potenciáljára és arra, hogy egy közeli elemzés miként taníthat nekünk Naprendszerünk korai történetéről, sok tudós és csillagász várja a napot, amikor részletesebben megvizsgálhatjuk a Kuiper-övet. Itt reméljük, hogy a Új láthatár a misszió csak a kezdete a titokzatos régió jövőbeli évtizedes kutatásainak!

Sok érdekes cikk található itt a Space Magazine-ban a Külső Naprendszer és a Transz-Neptunion Objektumok (TNO) témájáról.

És feltétlenül olvassa el ezt a cikket az Eris bolygóról, a legújabb törpe bolygóról és a felfedezésre váró legnagyobb TNO-ról.

És a csillagászok arra számítanak, hogy felfedeznek még két nagy bolygót a Naprendszerünkben.

A Space Magazine teljes hosszúságú interjút készít Mike Brown-tal a Caltech-tól.