Загадочная периферия Солнечной системы

Окраины нашей Солнечной системы можно сравнить с земными океанами. Так же, как они (в космических масштабах) почти у нас под рукой, но нам трудно их досконально рассмотреть. Мы знаем многие другие более отдаленные области космоса лучше, чем области пояса Койпера за пределами орбиты Нептуна и облака Оорта за пределами (1).

Зонд New Horizons он уже на полпути между Плутоном и его следующей исследовательской целью, объектом 2014 год₆₉ w пояс Койпера. Это область за орбитой Нептуна, начиная с 30 а. е. (или а. е., что является средним расстоянием Земли от Солнца) и заканчивая примерно в 100 а. е. от Солнца.

1. Пояс Койпера и облако Оорта

Беспилотный летательный аппарат New Horizons, сделавший исторические фотографии Плутона в 2015 году, уже удален от него более чем на 782 млн км. Когда он достигает МУ₆₉ (2) установит, как указано Алан Стерн, главный ученый миссии, самый дальний рекорд исследования мира в истории человеческой цивилизации.

Планетоид МУ₆₉ является типичным объектом пояса Койпера, что означает, что его орбита почти круговая и не остается в орбитальном резонансе с его орбитальным Нептуном. Объект был обнаружен телескопом Хаббл в июне 2014 года и был выбран в качестве одной из следующих целей миссии New Horizons. Эксперты считают, что MU₆₉ диаметром менее 45 км. Однако более важной задачей космического корабля является более детальное изучение пояса Койпера. Исследователи НАСА хотят осмотреть более двадцати объектов в этом районе.

2. Траектория полета зонда New Horizons

15 лет стремительных перемен

Уже в 1951 г. Джерард Койпер, чье имя носит ближняя граница Солнечной системы (далее это Облако Оорта), он предсказал, что астероиды также вращаются за пределами орбиты самой дальней планеты в нашей системе, то есть Нептуна, и Плутона позади него. Первый из них, названный 1992 КВ1Однако он был обнаружен только в 1992 году. Типичный размер карликовых планет и астероидов пояса Койпера не превышает нескольких сотен километров. По оценкам, количество объектов пояса Койпера диаметром более 100 км достигает нескольких сотен тысяч.

Облако Оорта, простирающееся за пределы пояса Койпера, образовалось миллиарды лет назад, когда коллапсирующее облако газа и пыли образовало Солнце и планеты, вращающиеся вокруг него. Остатки неиспользованной материи были затем выброшены далеко за пределы орбит самых далеких планет. Облако может состоять из миллиардов крошечных тел, разбросанных вокруг Солнца. Ее радиус достигает даже сотен тысяч астрономических единиц, а ее общая масса может примерно в 10-40 раз превышать массу Земли. Существование такого облака материи было предсказано в 1950 году голландским астрономом Ян Х. Оорт. Есть подозрение, что гравитационные воздействия близких звезд время от времени выталкивают в наш регион отдельные объекты облака Оорта, создавая из них долгоживущие кометы.

Пятнадцать лет назад, в сентябре 2002 года, было открыто самое крупное тело Солнечной системы с момента открытия Плутона в 1930 году — и это стало открытием новой эры открытий и стремительных изменений в образе периферии Солнечной системы. Выяснилось, что неизвестный объект обращается вокруг Солнца раз в 288 лет на расстоянии 6 млрд км, что более чем в сорок раз превышает расстояние между Землей и Солнцем (Плутон и Нептун находятся на расстоянии всего 4,5 млрд км). Первооткрыватели, астрономы из Калифорнийского технологического института, дали ему имя Куаоара. По ранним расчетам он должен был иметь диаметр 1250 км, что больше половины диаметра Плутона (2300 км). Новые купюры изменили этот размер на 844,4 км.

В ноябре 2003 года объект был обнаружен 2003 ВБ 12, названный позже Точка, от имени эскимосской богини, ответственной за создание морских животных. Суть формально принадлежит не поясу Койпера, а ЭТНО класс — то есть нечто среднее между поясом Койпера и Облаком Оорта. С тех пор наши знания об этой области стали увеличиваться вместе с открытиями других объектов, среди которых можно назвать, например, Макемаке, Хауме или Эрис. В то же время стали возникать новые вопросы. Даже ранг Плутона. В конце концов, как известно, он был исключен из элитной группы планет.

Астрономы продолжают открывать новые пограничные объекты (3). Одним из новейших является карликовая планета ДиДи. Находится в 137 млрд км от Земли. Он обращается вокруг Солнца за 1100 лет. Температура на его поверхности достигает -243°С. Его обнаружили благодаря телескопу ALMA. Его название является сокращением от «Отдаленный карлик».

3. Транснептуновые объекты

Призрачная угроза

В начале 2016 года мы сообщили МТ о получении косвенных доказательств существования девятой, пока неизвестной планеты Солнечной системы (4). Позже ученые шведского университета Лунда заявили, что она образовалась не в Солнечной системе, а была экзопланетой, захваченной Солнцем. Компьютерное моделирование Александра Мустилья и его коллеги предполагают, что молодое солнце «украло» его у другой звезды. Это могло произойти, когда две звезды приблизились друг к другу. Затем девятая планета была выброшена со своей орбиты другими планетами и приобрела новую орбиту, очень далекую от своей родительской звезды. Позже две звезды снова оказались далеко друг от друга, но объект остался на орбите вокруг Солнца.

Ученые из Лундской обсерватории считают, что их гипотеза является наиболее вероятной из всех, ведь нет лучшего объяснения происходящим в том числе аномалиям на орбитах объектов, вращающихся вокруг пояса Койпера. Где-то там скрывалась от наших глаз таинственная гипотетическая планета.

Громкая речь Konstantina Batygina i Майка Брауна из Калифорнийского технологического института, заявившие в январе 2016 года о том, что нашли еще одну планету далеко за орбитой Плутона, заставили ученых говорить об этом так, как будто уже было известно, что где-то на окраине Солнечной системы вращается еще одно большое небесное тело. . Он будет немного меньше Нептуна и будет вращаться вокруг Солнца по эллиптической орбите не менее 15 20-4,5 XNUMX. годы. Батыгин и Браун утверждают, что эта планета была выброшена на окраину Солнечной системы, вероятно, в ранний период ее развития, около XNUMX млрд лет назад.

Команда Брауна подняла вопрос о трудностях в объяснении существования так называемого Койпер Клифф, то есть своего рода разрыв в транснептуновом поясе астероидов. Это легко объяснить гравитацией неизвестного массивного объекта. Ученые также указали на обычную статистику, согласно которой на тысячи фрагментов горных пород Облака Оорта и пояса Койпера должны приходиться сотни астероидов длиной в несколько километров и, возможно, одна или несколько крупных планет.

4. Одна из визуальных фантазий о Планете X.

В начале 2015 года НАСА опубликовало результаты наблюдений космического телескопа Wide-Field Infrared Survey Explorer — WISE. Они показали, что в космосе на расстоянии до 10 тыс. раз больше, чем от Солнца до Земли, не удалось найти Планету X. WISE, однако, способен обнаруживать объекты размером не менее Сатурна, и поэтому небесное тело размером с Нептун могло ускользнуть от его внимания. Поэтому ученые также продолжают свои поиски с помощью XNUMX-метрового телескопа Кека на Гавайях. Пока безрезультатно.

Нельзя не упомянуть о концепции наблюдения загадочной «неудачной» звезды, коричневого карлика — что сделало бы Солнечную систему двойной системой. Около половины звезд, видимых на небе, представляют собой системы, состоящие из двух и более компонентов. Наша двойная система может образовать желтый карлик (Солнце) вместе с меньшим и гораздо более холодным коричневым карликом. Однако в настоящее время эта гипотеза кажется маловероятной. Даже если бы температура поверхности коричневого карлика составляла всего несколько сотен градусов, наше оборудование все равно могло бы ее зафиксировать. Обсерватория Джемини, телескоп Спитцер и WISE уже установили существование более десяти таких объектов на расстояниях до ста световых лет. Так что если спутник солнца действительно где-то там, мы должны были заметить его уже довольно давно.

А может, планета была, но ее больше нет? Американский астроном из Юго-Западного научно-исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо (SwRI), Давид Несворный, в статье, опубликованной в журнале Science, доказывает, что наличие так называемого яички в поясе Койпера след пятого газового гигантакоторый был там в начале формирования Солнечной системы. Наличие множества обломков льда в этой области указывало бы на существование планеты размером с Нептун.

Ученые называют ядро ​​пояса Койпера набором из тысяч транснептуновых объектов с похожими орбитами. Несворный использовал компьютерное моделирование, чтобы смоделировать движение этого «ядра» за последние 4 миллиарда лет. В своей работе он использовал так называемую Модель Ниццы, описывающая принципы миграции планет при формировании Солнечной системы.

Во время миграции Нептун, находящийся на расстоянии 4,2 млрд км от Солнца, внезапно сместился на 7,5 млн км. Астрономы не знают, почему это произошло. Предполагалось гравитационное влияние других газовых гигантов, прежде всего Урана или Сатурна, но ничего не известно о каких-либо гравитационных взаимодействиях между этими планетами. Согласно Несворному, Нептун, должно быть, оставался в гравитационной связи с какой-то дополнительной ледяной планетой, которая во время миграции была вытеснена со своей орбиты в сторону пояса Койпера. В ходе этого процесса планета раскололась и породила тысячи огромных ледяных объектов, известных сейчас как ее ядро ​​или транснептунианы.

Зонды серии «Вояджер» и «Пионер» через несколько лет после запуска стали первыми земными аппаратами, пересекшими орбиту Нептуна. Миссии раскрыли богатство далекого пояса Койпера, оживив множество дискуссий о происхождении и структуре Солнечной системы, которые, как оказалось, выходят далеко за пределы чьего-либо предположения. Ни один из зондов не попал на новую планету, но убегающие Пионерские 10 и 11 приняли неожиданную траекторию полета, которая была замечена еще в 80-х гг.. И вновь возникли вопросы о гравитационном источнике наблюдаемых аберраций, который наверняка скрыт в периферия Солнечной системы …