Dr. Vi ba ham hjelpe oss med å forklare denne uvanlige regionen i solsystemet vårt.
Rett etter at Pluto ble oppdaget av Clyde Tombaugh 18. februar 1930, begynte astronomer å teoretisere at Pluto ikke var alene i det ytre solsystemet. Med tiden begynte de å postulere eksistensen av andre gjenstander i regionen, som de ville oppdage innen 1992. Kort fortalt, eksistensen av Kuiper Belt - et stort ruskfelt i utkanten av solsystemet - ble teoretisert før det ble noen gang oppdaget.
Definisjon:
Kuiper-beltet (også kjent som Edgeworth – Kuiper-beltet) er en region i solsystemet som eksisterer utover de åtte store planetene, som strekker seg fra banen til Neptun (30. AU) til omtrent 50 AU fra solen. Det ligner asteroidebeltet, ved at det inneholder mange små kropper, alle rester fra solsystemets dannelse.
Men i motsetning til asteroidebeltet, er den mye større - 20 ganger så bred og 20 til 200 ganger så massiv. Som Mike Brown forklarer:
Kuiper Belt er en samling av kropper utenfor bane til Neptun som, hvis ingenting annet hadde skjedd, hvis Neptun ikke hadde dannet seg eller om ting hadde gått litt bedre, kanskje de kunne ha samlet seg og dannet den neste planeten ut utover Neptun. Men i stedet for i solsystemets historie, da Neptune dannet, førte det til at disse objektene ikke klarte å komme sammen, så det er bare dette beltet med materiale utover Neptun.
Oppdagelse og navngiving:
Rett etter Tombaughs oppdagelse av Pluto, begynte astronomer å gruble på eksistensen av en transneptunisk befolkning av gjenstander i det ytre solsystemet. Den første som antydet dette var Freckrick C. Leonard, som begynte å antyde eksistensen av “ultra-Neptuniske kropper” utover Pluto som ganske enkelt ikke hadde blitt oppdaget ennå.
Samme år antydet astronom Armin O. Leuschner at Pluto "kan være en av mange planetariske gjenstander i lengre tid som ennå ikke er oppdaget." I 1943, i Tidsskrift for British Astronomical Association, Kenneth Edgeworth videre utdypet om emnet. I følge Edgeworth var materialet i den eldgamle solnebelen utenfor Neptun for vidt avstand til å kondensere til planeter, og kondenserte det heller til et utall mindre kropper.
I 1951, i en artikkel for tidsskriftet astrofysikk, at den nederlandske astronomen Gerard Kuiper spekulerte på en lignende plate som hadde dannet seg tidlig i solsystemets utvikling. Noen ganger ville en av disse gjenstandene vandre inn i det indre solsystemet og bli en komet. Ideen om dette “Kuiper Belt” ga mening for astronomer. Ikke bare hjalp det å forklare hvorfor det ikke var noen store planeter lenger ute i solsystemet, det pakket også praktisk inn mysteriet om hvor kometer kom fra.
I 1980, i månedlige kunngjøringer fra Royal Astronomical Society, spekulerte den uruguayanske astronomen Julio Fernández at et kometbelte som lå mellom 35 og 50 AU ville være nødvendig for å gjøre rede for det observerte antall kometer.
Etter oppfølgingen av Fernández 'arbeid kjørte et kanadisk team av astronomer (team av Martin Duncan, Tom Quinn og Scott Tremaine) i 1988 en rekke datasimuleringer og slo fast at Oort-skyen ikke kunne stå for alle kometer i kort tid. Med et "belte", som Fernández beskrev det, lagt til formuleringene, samsvarte simuleringene med observasjoner.
I 1987 begynte astronom David Jewitt (den gang ved MIT) og daværende studenter Jane Luu å bruke teleskopene ved Kitt Peak National Observatory i Arizona og Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile for å søke i det ytre solsystemet. I 1988 flyttet Jewitt til Institute of Astronomy ved University of Hawaii, og Luu ble senere sammen med ham for å jobbe ved universitetets Mauna Kea-observatorium.
Etter fem års søk, 30. august 1992, kunngjorde Jewitt og Luu "Oppdagelsen av kandidatens Kuiper-belteobjekt" (15760) 1992 QB1. Seks måneder senere oppdaget de en andre gjenstand i regionen, (181708) 1993 FW. Mange, mange flere ville følge ...
I deres papir fra 1988 omtalte Tremaine og kollegene den hypotetiske regionen utenfor Neptun som "Kuiper Belt", tilsynelatende på grunn av det faktum at Fernández brukte ordene "Kuiper" og "comet belt" i åpningssetningen til papiret. Mens dette har forblitt det offisielle navnet, bruker astronomer noen ganger det alternative navnet Edgeworth-Kuiper beltet for å kreditere Edgeworth for hans tidligere teoretiske arbeid.
Noen astronomer har imidlertid gått så langt som å hevde at ingen av disse navnene er riktige. For eksempel hevdet Brian G. Marsden - en britisk astronom og mangeårig direktør for Minor Planet Center (MPC) ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics - at "Verken Edgeworth eller Kuiper skrev om noe eksternt som det vi ser nå, men Fred Whipple (den amerikanske astronomen som kom med "komet-hypotesen om" skitten snøball) gjorde det ".
Videre kommenterte David Jewitt at "Hvis noe ... Fernández fortjener nærmest æren for å forutsi Kuiper Belt." På grunn av kontroversen knyttet til navnet, anbefales betegnelsen trans-Neptunian object (TNO) for objekter i beltet av flere vitenskapelige grupper. Dette anses imidlertid som utilstrekkelig av andre, siden dette kan bety enhver gjenstand utenfor bane til Neptun, og ikke bare objekter i Kuiper Belt.
Sammensetning:
Det har blitt oppdaget mer enn tusen objekter i Kuiper Belt, og det er teoretisert at det er så mange som 100 000 objekter som er større enn 100 km i diameter. Med tanke på deres lille størrelse og ekstreme avstand fra Jorden, er den kjemiske sammensetningen av KBO-er veldig vanskelig å bestemme.
Imidlertid har spektrografiske studier utført av regionen siden oppdagelsen generelt indikert at medlemmene hovedsakelig er sammensatt av is: en blanding av lette hydrokarboner (for eksempel metan), ammoniakk og vannis - en sammensetning de deler med kometer. Opprinnelige studier bekreftet også et bredt spekter av farger blant KBO, alt fra nøytral grå til dyp rød.
Dette antyder at overflatene deres er sammensatt av et bredt spekter av forbindelser, fra skitne is til hydrokarboner. I 1996, Robert H. Brown et al. innhentet spektroskopiske data om KBO 1993 SC, og avslørte overflatesammensetningen for å være markant lik den for Pluto, så vel som Neptuns måne Triton, med store mengder metanis.
Vannis er blitt påvist i flere KBO, inkludert 1996 TO66, 38628 Huya og 20000 Varuna. I 2004 hadde Mike Brown et al. bestemte eksistensen av krystallinsk vannis og ammoniakkhydrat på en av de største kjente KBO-ene, 50000 Quaoar. Begge disse stoffene ville ha blitt ødelagt i løpet av solsystemets alder, noe som tyder på at Quaoar nylig hadde blitt gjenopptatt, enten av intern tektonisk aktivitet eller av meteorittpåvirkning.
Å holde Pluto selskap ute i Kuiper-beltet, er mange andre gjenstander som er verdige å nevne. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus og Eris er alle store isete kropper i beltet. Flere av dem har til og med egne måner. Disse er alle enormt langt borte, og likevel, veldig innen rekkevidde.
Utforskning:
19. januar 2006 lanserte NASA Nye horisonter romfag for å studere Pluto, månene og en eller to andre Kuiper Belt-objekter. Fra 15. januar 2015 begynte romskipet sin tilnærming til dvergplaneten, og forventes å lage en flyby innen 14. juli 2015. Når det når området, forventer astronomer flere interessante fotografier av Kuiper Belt også.
Enda mer spennende er det faktum at undersøkelser av andre solsystemer indikerer at solsystemet vårt ikke er unikt. Siden 2006 har det blitt oppdaget andre “Kuiper Belter” (dvs. isete avfallsbelter) rundt ni andre stjernersystemer. Disse ser ut til å falle i to kategorier: brede belter, med radier på over 50 AU, og smale belter (som vår egen Kuiper Belt) med radier på mellom 20 og 30 AU og relativt skarpe grenser.
I følge infrarøde undersøkelser antas det at anslagsvis 15–20% av stjernene av soltype har massive Kuiper-Belt-lignende strukturer. De fleste av disse ser ut til å være ganske unge, men to stjernersystemer - HD 139664 og HD 53143, som ble observert av Hubble-romteleskopet i 2006 - anslås å være 300 millioner år gamle.
Kuiper-beltet, som er veldig uutforsket, er kilden til mange kometer, og antas å være opprinnelsesstedet for alle kometer med kort periode eller kort tid (dvs. de som har en bane som varer 200 år eller mindre). Den mest kjente av disse er Halley's Comet, som har vært aktiv de siste 16 000–200 000 årene.
Future of Kuiper Belt:
Da han opprinnelig spekulerte i om det fantes et belte med gjenstander utenfor Neptun, indikerte Kuiper at et slikt belte sannsynligvis ikke eksisterte lenger. Etterfølgende funn har selvfølgelig vist at dette er galt. Men en ting som Kuiper definitivt hadde rett i, var ideen om at disse transneptuniske objektene ikke vil vare evig. Som Mike Brown forklarer:
Vi kaller det et belte, men det er et veldig bredt belte. Det er noe som 45 grader i stor grad over himmelen - dette store skåret av materiale som nettopp er blitt kvernet og kvernet av Neptune. Og i disse dager, i stedet for å lage en større og større kropp, kolliderer de bare og sakte maler ned i støv. Hvis vi kommer tilbake om flere hundre millioner år, vil det ikke være noen Kuiper Belt igjen.
Gitt potensialet for oppdagelse, og hva nøye undersøkelse som kan lære oss om solsystemets tidlige historie, ser mange forskere og astronomer frem til dagen da vi kan undersøke Kuiper-beltet mer detaljert. Her håper at Nye horisonter oppdraget er bare begynnelsen på fremtidige tiår med forskning i denne mystiske regionen!
Vi har mange interessante artikler her på Space Magazine om emnet om det ytre solsystemet og Trans-Neptunion Objects (TNOs).
Og husk å sjekke denne artikkelen om planeten Eris, den siste dvergplaneten og den største TNO som er oppdaget.
Og astronomer forventer å oppdage to større planeter i solsystemet vårt.
Space Magazine har også et intervju i full lengde med Mike Brown fra Caltech.
Podcast (lyd): Last ned (Varighet: 4:28 - 4.1MB)
Abonner: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (video): Last ned (82,7 MB)
Abonner: Apple Podcasts | Android | RSS
