Эта структура, также известная как пояс Эджворта-Койпера, простирается за пределы орбиты планеты Нептун на расстояние около 50-55 астрономических единиц (одна астрономическая единица (а.е.) равна 149 599 300 километров) от Солнца. Пояс Койпера состоит в основном из небольших ледяных тел, включая карликовые планеты Плутон, Хаумеа и Макемаке.
В настоящее время многое о происхождении пояса Койпера остается загадкой. Однако известно, что Тритон и Феба, спутники планет Нептуна и Сатурна соответственно, вероятно, являются объектами пояса Койпера, которые в далеком прошлом были захвачены из планетами-хозяевами. Ниже приведены еще 10 интересных фактов о поясе Койпер, которых вы, возможно, не знали.
Джерард Койпер не открывал пояс Койпера
И хотя пояс Койпера назван в честь нидерландско-американского астронома Джерарда Койпера, он не открывал его и даже не был первым, кто предсказал или хотя бы предположил его существование. Хотя исторические записи не совсем ясны относительно того, кто первым предсказал наличие структуры, общепринято считать, что ее существование было предположено еще в 1930-х годах, вскоре после того, как Клайд Томбо открыл Плутон. Однако открытие структуры приписывается астрономам Дэвиду Джуитту и Джейн Лу, которые в 1992 году открыли первый объект пояса Койпера (15760) 1992 QB1.
Короткопериодические кометы не формируются в поясе Койпера
Хотя долгое время считалось, что пояс Койпера является источником всех или большинства короткопериодических комет, исследования показали, что это не соответствует действительности. Усовершенствованные методы привели к открытию, что короткопериодические кометы в основном происходят из рассеянного диска, удаленного региона Солнечной системы, который связан с поясом Койпера. Объекты рассеянного диска были созданы планетой Нептун, когда она перемещалась через область, где сейчас находится пояс Койпера, мигрировав прочь от Солнца. Это привело к рассеиванию большого количества объектов, которые все еще подвержены гравитационным возмущениям Нептуна.
Пояс Койпера имеет тороидную форму
За исключением части структуры с рассеянным диском, но включая ее периферийные области, пояс Койпера охватывает область между 30 и 55 а.е. от Солнца. Однако его самая плотная часть простирается от резонанса среднего движения 2:3* до резонанса 1: 2* на расстоянии примерно 48 а.е. от Солнца.
Пояс Койпера довольно плотная структура; основная концентрация объектов простирается примерно на десять градусов по обе стороны от плоскости эклиптики, а более разреженная популяция тел простирается на несколько десятков градусов дальше. В целом пояс Койпера наклонен относительно эклиптики на 1,86 градуса и больше похож на тор (бублик), чем на плоский пояс или кольцо.
* В этом контексте «резонанс» относится к области или расстоянию от Солнца, на котором объекты в поясе Койпера находятся в орбитальном резонансе с планетой Нептун.
Пояс Койпера имеет две отчетливо разные популяции объектов
Область между 42 и 45 а.е. от Солнца называется «классическим поясом Койпера», и в этой области находятся две совершенно разные популяции объектов:
- Первая группа известна как «холодные тела», и она представлена объектами с почти круговыми орбитами, которые обычно наклонены менее чем на 10 градусов относительно эклиптики.
- Вторая группа известная как «горячие тела», и она представлена объектами, орбиты которых могут быть наклонены на 30, а иногда и больше градусов относительно эклиптики.
Обратите внимание, что слова «холодные» и «горячие» относятся не к относительной температуре двух популяций, а к различию их орбитальных скоростей по аналогии с тем, как ведут себя частицы газа при нагревании.
Отсутствует более 99% массы пояса Койпера
Исходя из общепринятой модели формирования Солнечной системы, было предсказано, что пояс Койпера должен иметь массу около 30 масс Земли. Однако структура, согласно современным наблюдениям, имеет массу от 1/25 до 1/10 от массы Земли. Это несоответствие важно, поскольку недостающая масса необходима для того, чтобы объекты размером более 100 километров там вообще существовали.
Проще говоря, если бы пояс Койпера всегда имел наблюдаемую низкую массу, то большие тела в его структуре никогда бы не образовались. Однако Плутон, Хаумеа и Макемаке, о которых упоминалось выше, все же существуют. Исследования показали, что нынешнее влияние Нептуна не могло вытеснить столь большую массу из структуры, хотя в далеком прошлом, когда планета мигрировала от Солнца, она могла вытеснить значительную часть массы пояса Койпера. Вопрос о недостающей массе структуры остается открытым, но современные теории предполагают, что в этом могут быть замешаны проходящие звезды, нарушившие структуру пояса Койпера или, вероятно, пока неоткрытая массивная планета (или планеты).
Тритон был сформирован в поясе Койпера
Поскольку спутник Нептуна Тритон всего на 14% больше Плутона (подтвержденный объект пояса Койпера) и, по-видимому, имеет примерно тот же состав, что и Плутон, большинство исследователей соглашаются, что Тритон был сформирован в поясе Койпера, а после захвачен Нептуном, мигрировавшим от Солнца.
Однако захват такого большого объекта непростая задача, поэтому сих пор ведутся споры о механизмах, которые позволили бы Нептуну это сделать. Последние теории предполагают, что Тритон был частью бинарной системы, и что один объект был исключен из системы, когда Нептун захватил оба.
Нептун контролирует структуру пояса Койпера
Гравитационное поле Нептуна оказывает заметное влияние на структуру пояса Койпера. Фактически, этот эффект настолько силен, что на расстояниях от 40 до 42 а.е. от Солнца ни один объект не может поддерживать стабильную орбиту из-за влияния гравитации Нептуна.
Пояс Койпера заканчивается «обрывом»
Область резонанса 1:2 в поясе Койпера соответствует расстоянию примерно в 50 а.е. от Солнца, и теории предсказывают, что количество объектов диаметром более 100 км за пределами этой области должно быть вдвое больше, чем оно есть на самом деле. Фактически, в той области, получившей название «утес Койпера», присутствует очень мало объектов сколько-нибудь заметного размера. Более того, были найдены убедительные доказательства того, что отсутствие крупных объектов не связано с систематической ошибкой в наблюдениях и расчетах. Однако на сегодняшний день еще никто не предложил надежную теорию, которая смогла бы объяснить существование утеса Койпера.
Точное происхождение пояса Койпера остается неизвестным
Известно, что пояс Койпера состоит из миллионов ледяных планетезималей, но пока никто не знает, как эти тела оказались там, где они находятся сейчас.
Структуры, похожие на пояс Койпера, не уникальны для Солнечной системы
Такие структуры, как пояс Койпера, часто возникают вокруг других звезд. Более того, наблюдения показали, что около 15-20% солнцеподобных звезд окружены областями избыточного инфракрасного излучения, что свидетельствует о горячих дисках пыли, которые окружают эти звезды.
