За межами орбіти Нептуна в холодних просторах Сонячної системи розкинувся таємничий регіон наповнений крижаними об’єктами що зберігають свідчення про ранні етапи формування нашого космічного дому. Пояс Койпера цей віддалений пояс планетезималей став справжнім вікном у минуле Сонячної системи де кожен об’єкт розповідає історію хаотичних процесів що відбувалися мільярди років тому. Сьогодні ми запрошуємо вас дізнатися неймовірні факти про цей віддалений світ де температура опускається нижче мінус двохсот градусів а крижані тіла зберігають первісний матеріал з якого народилася наша планетна система. Ви могли не знати наскільки багатим і динамічним є цей регіон який довгий час вважався лише марною периферією Сонячної системи.
- Пояс Койпера був теоретично передбачений нідерландським астрономом Джерардом Койпером у 1951 році хоча саме існування цього регіону було підтверджено лише у 1992 році коли астрономи Девід Джуітт та Джейн Лу виявили перший об’єкт після Плутона. Цей об’єкт отримав назву 1992 QB1 і став першим підтвердженням існування поясу крижаних тіл за межами орбіти Нептуна. Сьогодні відомо понад три тисячі об’єктів поясу Койпера а астрономи оцінюють що їхня загальна кількість може досягати сотень тисяч.
- Пояс Койпера розташований на відстані від тридцяти до п’ятдесяти астрономічних одиниць від Сонця що робить його в десятки разів віддаленішим за Землю. Для порівняння світло від Сонця досягає Землі за вісім хвилин а до зовнішніх кордонів поясу Койпера йому потрібно понад сім годин. Температура в цьому регіоні коливається в межах мінус двохсот двадцяти до мінус двохсот чотирьох градусів Цельсія що робить його одним із найхолодніших місць у Сонячній системі.
- Плутон який довгий час вважався дев’ятою планетою насправді є найбільшим відомим об’єктом поясу Койпера хоча не єдиним карликовим світом у цьому регіоні. У 2006 році Міжнародний астрономічний союз перекласифікував Плутон як карликову планету саме через відкриття численних подібних об’єктів у поясі Койпера. Серед інших відомих карликових планет цього регіону Ерида Макемаке та Хаумеа кожна з яких має унікальні характеристики та орбітальні параметри.
- Об’єкти поясу Койпера складаються переважно з заморожених летких речовин таких як метан азот та вода що робить їх схожими на кометні ядра але значно більшими за розмірами. Ці крижані тіла є залишками первісного протопланетного диску з якого утворилися планети Сонячної системи понад чотири мільярди років тому. На відміну від астероїдів головного поясу які складаються з каменю та металу об’єкти Койпера зберегли свій первісний хімічний склад завдяки надзвичайно низьким температурам.
- Пояс Койпера має складну структуру що включає класичний пояс резонансні об’єкти та розсіяний диск кожен з яких має власні орбітальні характеристики. Класичні об’єкти Койпера мають майже кругові орбіти та невеликий нахил до площини екліптики тоді як резонансні об’єкти перебувають у орбітальному резонансі з Нептуном найчастіше у співвідношенні два до трьох. Розсіяний диск складається з об’єктів з сильно витягнутими орбітами які ймовірно були викинуті на віддалені орбіти гравітаційним впливом Нептуна у ранній історії Сонячної системи.
- Карликова планета Ерида виявлена у 2005 році виявилася трохи масивнішою за Плутон що стало безпосередньою причиною перегляду статусу Плутона та введення нової категорії карликових планет. Ерида розташована на середній відстані в дев’яносто шість астрономічних одиниць від Сонця що робить її одним із найвіддаленіших відомих великих об’єктів Сонячної системи. Ця планета має супутник Дисномію а її поверхня вкрита шаром замороженого метану що надає їй високу альбедо.
- Місія Нові горизонти НАСА яка пролетіла повз Плутон у 2015 році згодом дослідила об’єкт поясу Койпера Аррокот у 2019 році ставши першим космічним апаратом що відвідав такий віддалений регіон. Аррокот має незвичайну форму подвійного об’єкта схожого на сніжну бабу що свідчить про його утворення шляхом злиття двох окремих тіл у спокійних умовах ранньої Сонячної системи. Дані отримані від Аррокота надали безцінну інформацію про процеси акреції що відбувалися під час формування планет.
- Об’єкти поясу Койпера мають надзвичайно повільні періоди обертання навколо Сонця з Плутоном що робить один оберт за двісті сорок вісім земних років. Найбільш віддалені відомі об’єкти поясу Койпера можуть мати орбітальні періоди що перевищують тисячу земних років. Через такі довгі періоди обертання астрономи спостерігають лише дуже невеликі зміни у положенні цих об’єктів протягом людського життя що ускладнює визначення їхніх точних орбіт.
- Пояс Койпера вважається основним джерелом короткоперіодичних комет які мають орбітальні періоди менші за двісті років. Гравітаційні збурення з боку Нептуна та інших планет-гігантів періодично викидають об’єкти Койпера на внутрішні орбіти де вони перетворюються на комети при наближенні до Сонця. Ці комети відрізняються від довгоперіодичних які походять з набагато віддаленішого хмари Оорта розташованої на відстані до двох світлових років від Сонця.
- Карликова планета Хаумеа має надзвичайно швидке обертання навколо власної осі з періодом лише три години що надає їй витягнуту еліпсоїдну форму замість кулястої. Ця планета також оточена тонким кільцем що робить її першим відомим об’єктом поясу Койпера з кільцевою системою. Хаумеа має два супутники Хіака та Намака ймовірно утворені в результаті зіткнення в минулому що також пояснює її надзвичайно швидке обертання.
- Пояс Койпера не є рівномірно заповненим простором а має виразні структурні особливості включаючи так звану щілину Койпера на відстані близько сорока астрономічних одиниць. Ця щілина утворилася через гравітаційний резонанс з Нептуном який очистив цю область від більшості об’єктів протягом мільярдів років. Подібні резонансні структури спостерігаються також у головному астероїдному поясі між Марсом та Юпітером де щілини Кірквуда утворені резонансом з Юпітером.
- Об’єкти поясу Койпера мають дуже низьку густину що свідчить про їхню пористу структуру з великим вмістом льоду та порожнин всередині. Середня густина Плутона становить лише 1 86 грама на кубічний сантиметр що значно менше за густину земних планет але типово для крижаних об’єктів зовнішньої Сонячної системи. Ця низька густина пояснюється тим що лід займає більшу частину об’єму цих тіл порівняно з кам’янистими матеріалами.
- Пояс Койпера ймовірно містить залишки первісного матеріалу з якого утворилися ядра планет-гігантів особливо Урану та Нептуна. Деякі теорії припускають що Нептун утворився значно ближче до Сонця а потім мігрував на свою теперішню орбіту гравітаційно розсіюючи об’єкти поясу Койпера. Ця міграція планет-гігантів відіграла ключову роль у формуванні сучасної архітектури Сонячної системи включаючи розподіл об’єктів у поясі Койпера.
- Внутрішня частина поясу Койпера що простягається від орбіти Нептуна до приблизно сорока астрономічних одиниць містить більшість відомих об’єктів тоді як зовнішня частина значно рідше заселена. Ця асиметрія пояснюється гравітаційним впливом Нептуна який ефективніше очищав внутрішні області від матеріалу протягом історії Сонячної системи. Однак найбільші об’єкти поясу Койпера включаючи Плутон та Ериду розташовані саме у зовнішніх частинах цього регіону.
- Деякі об’єкти поясу Койпера мають супутники що дозволяє астрономам точно визначати їхню масу за допомогою законів Кеплера. Бінарні системи де два об’єкти обертаються навколо спільного центру мас також досить поширені серед об’єктів Койпера. Наприклад об’єкт 1998 WW31 складається з двох тіл майже однакового розміру що обертаються навколо один одного з періодом у кілька місяців.
- Пояс Койпера не є остаточною межею Сонячної системи оскільки за ним розташований ще більш віддалений розсіяний диск та гіпотетична хмара Оорта. Розсіяний диск простягається до відстані понад сто астрономічних одиниць тоді як хмара Оорта може досягати відстані до двох світлових років від Сонця. Саме об’єкти хмари Оорта вважаються джерелом довгоперіодичних комет що зрідка навідують внутрішню Сонячну систему.
Ці захоплюючі факти про пояс Койпера лише частково розкривають багатство та складність цього віддаленого регіону який зберігає ключі до розуміння формування нашої планетної системи. Кожен новий об’єкт виявлений у поясі Койпера додає ще один шматочок до загадкової мозаїки ранньої історії Сонячної системи. Неймовірні факти про цей крижаний пояс нагадують нам що навіть у найвіддаленіших куточках нашого космічного дому ховаються скарби знань які чекають на своїх дослідників.
