Транснептуновые объекты из пояса Койпера (ТНО)

Главная > Естественные науки > Астрономия > Солнечная система > Пояс Койпера

Ледяные миры за орбитой Нептуна рисуют нам картину того, как формировались планеты-гиганты и как они мигрировали в сторону Солнца и обратно. Эти карликовые планеты помогут нам раскрыть историю Солнечной системы, но все они крайне малы и тусклы, из-за чего их почти нельзя увидеть. Нас радует, что нам удалось найти достаточно большой и яркий объект, который мы сможем детально изучить. (Мишель Баннистер, университет Виктории, Ванкувер, Канада).

Кваоар, Луна и трансплутоны

За орбитой Нептуна простирается обширная область [40-100 (или даже до 120-160?) а.е.], в которой обнаружено много "малых планет" Солнечной системы. Эта область называется поясом Куйпера (Cuiper Belt) или Койпера. Сначала она считалась трансплутоновой, но когда там было открыто несколько сопоставимых с Плутоном планет, стало ясно, что сам Плутон - один из представителей "койперских" объектов.

В  августе 2006 г. было решено назвать часть из них, обладающих сферической формой и крупными размерами, "карликовыми планетами". В эту же категорию попал и Плутон, ранее считавшийся "полноценной" планетой. Другие названия, предлагавшиеся для этого класса тел: планеты-карлики, ледяные планеты, полупланеты, планетоиды, планеты-"плутоны", плутоны, плутиды, плутоиды... [Большинство из них расположены на среднем расстоянии от Солнца 30 до 55 астрономических единиц, с учетом "инфраплутино"?]

Международный астрономический союз насчитывает 8 планет [9-ю ищут за Седной, а еще предполагают звезду-спутник Солнца] и официально признает существование 5 карликовых планет [8+5=13 - священное число математики майя]: Церера находится в астероидном поясе (между орбитами Марса и Юпитера), тогда как другие (Плутон, Эрида, Макемаке и Хаумеа) — дальше орбиты Нептунапоясе Койпера).

К январю 2016 года за орбитой Нептуна было обнаружено уже более 1,5 тысячи объектов, но все они небольших размеров. Для космических тел пояса Койпера принято искать названия в мифах о рождении и сотворении мира.

Разделы страницы о космических телах Солнечной системы в поясе Куйпера (звёздочкой у названия помечены 5 карликовых планет):

  • Статус планеты и пересмотр состава Солнечной системы
  • Инфраплутино (доплутоновые резонансы, чьи 3 оборота равны 4 оборотам Нептуна ~220 лет)
  • Малая планета *Плутон, его спутник Харон и др. (40 а.е., 250 л)
  • Плутино (резонансные "плутончики"- резонансы, чьи 2 оборота равны 3 оборотам Нептуна ~250 лет)
  • Ближние трансплутоновые планеты из пояса Койпера ( 40-80 а.е., ~280-300 лет):
    • Плутоид Варуна (2000 WR106 - 43 а.е., 282 г)
    • Карликовая планета *Хаумеа (2003 EL61, 43 а.е.)
    • Планеты-карлики 2013 FY27 и 2013 FZ27 (~45 а.е.)
    • Карликовая планета *Макемаке (50 а.е., 306 лет) с луной S/2015
    • Планетоид "Баффи" (2004 XR190 - 52-62 а.е.)
    • Трансплутон Кваоар (2002 LM60 - 60 а.е., 288 л)
    • Микропланета 2012 VP113 (80 а.е.?)
    • Микропланета 2007 OR10 (86 а.е.?)
  • Дальние трансплутоновые планеты из пояса Койпера (дальностью свыше 90 а.е., периодом больше 500 лет):
    • Трансплутон *Эрида (Ксена, Зена, 2003 UB313 - 97 а.е., 560 лет) и спутник Дисномия - также Габриэла, или S/2005
    • Объект RR245 (120? а.е., 700 лет)
    • Объект 2014 UZ224 (155? а.е., 1136 лет)

Из этих планетоидов Плутон, Харон (его спутник) и Эрида (Ксена) считаются планетоподобными [Потому что круглые или крупные? А Хаумеа и Макемаке? Хаумеа - сигарообразный!].

Видно, что трансплутоны группируются примерно через каждые 20 астрономических единиц после среднего радиуса орбиты Плутона (40, 60, 80, 100), а в средней своей части - через 5 а.е. (43, 50, 57).

Также читайте о транскойперовых и трансплутоновых планетах (в т.ч. мифических) и двойниках Солнца.


Статус планеты и пересмотр состава Солнечной системы

По мере развития науки представления о планетах неоднократно менялись. Ученые птолемеевской эпохи считали, что планеты — это крупные небесные тела, которые вращаются вокруг Земли по круглой орбите, а позднее выяснилось, что на самом деле они вращаются вокруг Солнца и их орбита не круглая, а эллиптическая.

Потом было принято следующее определение планеты: «Планета (от греч. aster planetes – блуждающая звезда) – 1) большое, 2) сравнительно холодное небесное тело, 3) движущееся по орбите вокруг центральной звезды и 4) светящееся ее отраженным светом». Однако астрономы протестуют. Большое – насколько? Холодное – по сравнению с чем? [А если не светящееся?] Венера не намного холодней некоторых коричневых карликов, Юпитер излучает инфракрасный свет и приближается по размеру к звезде-карлику, а в созвездии Ориона открыли блуждающие планеты (но они в 13 раз массивнее Юпитера)...

Определение статуса планеты в 2003 году

Теперь, по-видимому, планетой будет называться небесное тело, которое 1) вращается вокруг звезды, 2) само не является звездой и 3) имеет достаточную массу, чтобы сила собственного притяжения придавала ему сферическую форму. Под это определение подходят и восемь "классических" планет, и Церера. "Плутоны" [плутоноиды или ледяные карлики] же отличаются от "классических" планет тем, что период их обращения вокруг Солнца превышает 200 лет, а орбита их наклонна и сильно вытянута.

После открытия первых экзопланет, которые находятся у других звезд, ученым пришлось создать официальное определение термина. В феврале 2003 года рабочая группа по экзопланетам Международного астрономического союза объявила, что планетой считается небесное тело 1) с массой ниже програничной массы начала термоядерного синтеза дейтерия, 2) которое вращается вокруг звезды или ее остатков, а 3) минимальная масса и/или размер, необходимые для того, чтобы считать внесолнечный объект планетой, должны были быть схожими с теми, что встречаются в Солнечной системе.

Три типа планет по Марку Буйе

Исследователь пояса Куйпера доктор Марк Буйе из обсерватории Лоуэлл в Аризоне предлагает собственное определение планеты, с которым, как он надеется, согласится и Международный астрономический союз (МАС). «Я считаю, что определение планеты должно быть максимально простым, поэтому я выдвигаю два критерия. Первый: объект не может быть достаточно большим для того, чтобы сжигать собственную материю - этим занимаются звезды. А та минимальная грань, которая отделяет планету от непланеты, думаю, должна состоять в том, больше ли сила гравитации этого объекта силы притяжения его частиц. Это своего рода иное определение круглости объекта».

В  итоге это определение может привести к тому, что у Солнечной системы будет два десятка планет, в том числе и Плутон, и 2003 UB313 (Эрида), и многие другие, которые сейчас классифицируются как естественные спутники или астероиды. Один из возможных вариантов решения этой проблемы - введение новой системы классификации планет. Так, Меркурий, Венера, Земля и Марс могли бы стать «каменными планетами», а в другую категорию вошли бы газовые гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В таком случае Плутон, Эрида и другие объекты , прошедшие «тест на круглость», были бы внесены в третий класс, который, возможно, был бы назван «ледяные карлики».

Если это определение будет принято МАС, в нашей Солнечной системе может оказаться вместо 9 целых 20 планет, многие из которых ранее были классифицированы как спутники (например, Титан, Ио, Европа) или астероиды (Веста, Церера, Паллада).

Определение статуса планеты в 2006 году

Микропланеты в сравнении с Землёй

Видимо, чтобы изюбежать вышеупомянутое расширение списка планет, к названным критериям добавили новый -- принцип расчищения своей орбиты (который, при дальнейших исследованиях, оказался весьма спорным).

Последнее официальное определение термина было дано Международным астрономическим союзом в 2006 году. В ходе конференции в Праге исследователи постановили, что планета должна отвечать трем критериям: 1) вращаться по орбите вокруг Солнца [чтобы отделить планеты от спутников], 2) обладать достаточной гравитацией, чтобы принять форму шара, 3) и расчищать окрестности своей орбиты. Согласно этой новой классификации Плутон был исключен из числа планет и вместе с Эридой и астероидом Церерой (а позднее — трансплутонами Макемаке и Хаумеа) причислен к числу карликовых планет, которые не способны освободить область вблизи своей орбиты от космического «мусора»

Возможный возврат Плутону статуса планеты

Малые планеты из пояса Койпера

В 2017 году Сотрудники NASA во главе с Аланом Стерном предложили Международному астрономическому союзу снова пересмотреть определение планеты. Оно, кстати, позволит Плутону вернуть статус, которого он лишился в 2006 году.

В манифесте исследователей из НАСА говорится, что планетой следует считать тело субзвездной массы, в 1) котором никогда не происходили реакции термоядерного синтеза и 2) которое обладает достаточной гравитацией, чтобы принять сферическую форму. При этом орбитальные параметры объекта предлагается не учитывать. Это соответствует и взглядам планетологов.

Авторы манифеста считают, что современное определение планеты обладает несколькими существенными недостатками:

  1. Во-первых, оно не позволяет отнести экзопланеты, а также блуждающие планеты к числу планет.
  2. Во-вторых, ни одна планета в Солнечной системе, по словам ученых, не может полностью расчистить свои орбиты — мелкие космические тела, вроде метеороидов, все равно будут их пересекать.
  3. В-третьих, способность убрать космический мусор зависит от расстояния до Солнца. По словам специалистов NASA, если Землю поместить дальше Нептуна, она не сможет очистить свою орбиту, поэтому не будет считаться планетой.

С другой стороны, под предложенное исследователями определение попадают также и крупные спутники, например Харон или Луна.

[Инфраплутино - доплутоновые резонансы, чьи 3 оборота равны 4 оборотам Нептуна]

[Не исключено, что за Нептуном, но ближе Плутона есть резонансные планеты с периодами орбит 4:3 (Интернептоплутоновые планетоиды)].

О, уже, оказывается, один инфраплутончик найден - планетоид 2001 KX76 с периодом обращения 220 земных лет (165 * 4 / 3).

Планетоид 2001 KX76

Плутино (резонансные "плутончики" - резонансы, чьи 2 оборота равны 3 оборотам Нептуна)

Орбитальные резонансы Куйперовской зоны

К  концу XX века из ряда объектов пояса Койпера был выделен новый тип, названный плутино. К таким телам относят транснептуновые объекты, которые движутся на резонансных орбитах (их периоды обращения относятся к периоду обращения Нептуна как 3:2). Поскольку именно так движется и большая планета – Плутон, эти объекты назвали плутино, то есть маленькие плутончики. К концу ХХ века было открыто около 200 плутино.

Все они имеют большую полуось, равную примерно 39 а.е., а эксцентриситеты и наклоны орбит их могут сильно различаться. Их названия: Радамант (1999 HX11), 1999 TC36, Иксион (2001 KX76), 2003 VS2, 2004 DW.

[А что, если есть и более близкие к Нептуну резонансные планеты с периодами 4:3 (см. раздел выше) ?]

2003 VS2

Новый объект диаметром в 570 км находится на т.н. резонирующей орбите по отношению к Нептуну - он оборачивается вокруг Солнца 2 раза, в то время как Нептун "нарезает" 3 круга. На подобной орбите находится Плутон, поэтому обнаруженный объект, получивший официальное название 2003 VS2, называют также "Плутино", "Плутончик", или "маленький Плутон". Состоит из смеси льда и скальных пород.

Трансплутоновые планеты из пояса Койпера (40-60-80-100 а.е.)

Орбиты койперовских планет-карликов

В  1951 году Койпер высказал гипотезу о существовании наряду с облаком Оорта еще одного резервуара комет. Первый объект пояса Койпера, расположенный на расстоянии 41 а.е., был открыт в 1992 году. Его назвали 1992 QB1. В настоящее время открыто более 400 подобных объектов, размеры которых превышают 200 км, находящихся далеко за орбитой Нептуна и Плутона. [В 2000 г. открыли 2000 WR106, или Варуну (43 а.е.), в 2002 - 2002 LM60, или Кваоар (60 а.е.).] По современным оценкам, в поясе Койпера до 35 000 объектов размерами свыше 100 км, а общая численность тел, по расчетам специалистов, оценивается в несколько миллиардов. Следовательно, пояс Койпера имеет полную массу, в сотни раз большую, чем пояс астероидов.

Считается, что начиная с расстояния 60 астрономических единиц, пояс Койпера переходит в так называемый "рассеянный диск".

Объектов пояса Койпера на расстоянии, превышающем 100 а.е., еще не найдено [данные слегка устарели - нашли Седну]. Либо далекие тела имеют более темную поверхность, либо за этой границей находятся только мелкие объекты. Кроме обычных кометных ядер в поясе Койпера обнаружены объекты, поверхность которых имеет выраженный красный цвет, считающийся признаком наличия молекул, содержащих углерод и кислород, органические соединения.

Крупнейшие из обнаруженных трансплутоновых планет в поясе Койпера (перечислены от больших к меньшим):

Для сравнения: диаметр Плутона - 2390 км, его спутника Харона - 1186 км, "Плутончика" (2003 VS2) - 570 км.
По оценкам астрономов, в поясе Койпера около 70 тысяч объектов с диаметром более 100 км. За последние 10 лет открыто более 500 транснептуновых тел. Их период обращения вокруг Солнца (по близкой к круговой орбите) составляет 260-320 лет.

После обработки архивных снимков с телескопа Хаббл с помощью новейшей программы в 2010 году, удалось выявить ещё 14 ранее неизвестных (и довольно солидных) объектов, из которых один двойной. Общее число зафиксированных ТНО уже превышает тысячу.

Однако, анализ накопленных к настоящему времени данных позволил выявить аномальную, противоречащую теории и трудно объяснимую "нехватку" в поясе Койпера объектов малого размера (менее 70 км в поперечнике). Их доля в несколько десятков раз меньше предсказываемой. Всего койперовских объектов известно к настоящему времени более тысячи.

Плутоид Хаумеа (2003 EL61, 43 а.е.)

Хаумеа, или Хаумея (136108 Haumea по каталогу ЦМП, ак старое название было Санта), — четвёртая по величине карликовая планета Солнечной системы и третий по яркости объект в поясе Койпера. Это самое быстровращающееся тело из всех изученных объектов Солнечной системы, имеющих диаметр более 100 км. Хаумеа обладает сильно вытянутой формой. У неё обнаружено 2 спутника. Суммарная масса Хаумеа и её спутников составляет 28% от массы Плутона со спутниками. Плутоид назвали в честь гавайской покровительницы плодородия и деторождения Хаумеа.

Характеристики орбиты Хаумеи: Эксцентриситет (e) - 0,223 Перигелий (q) - 35,164 а. е. Афелий (q) - 43,335 а. е. Период обращения (P) - 285 земных лет Наклон к плоскости эклиптики (i) - 28,19°

Физические характеристики Хаумеи: Размеры - около 1600 км. Период вращения - около 4 ч. Звёздная величина - 17,5 m

Хаумейские луны Хиика и Намака

Подобно гавайскому божеству, карликовая планета Хаумеа имеет двоих спутников – объекты, которые произошли от нее, то есть сформировались из частиц, выброшенных при катастрофическом ударе. Спутники движутся в разных плоскостях.

Первую луну у Хаумеа открыли, изучая снимки. Ей дали имя Хиика [старое имя - Рудольф?] - как одну из дочерей гавайской богини. Сателлит обращается по круговой орбите вокруг малой планеты за 49 дней. Его диаметр – 350 км.

Второй спутник уступает по размеру (170 км) и по яркости. Он находится ближе к планете и обходит ее за 18 суток. Его назвали Намака.

Трансплутон Варуна (2000 WR106, 43 а.е., 282 г)

Предварительное обозначение планеты - 2000 WR106, условное название - Варуна. по предварительным оценкам, он имеет абсолютную звёздную величину 3.6 и диаметр, примерно равный половине диаметра Плутона (т.е. свыше 1000 км - крупнее Цереры). Период обращения этой планеты вокруг Солнца - около 282 лет. Средний радиус орбиты - 43 а.е. До октября 2002 г. Варуна считался крупнейшим кьюбивано (астероидом основной группы пояса Койпера).

Полупланета 2013 FZ27 (33-50? ~45? а.е.)

Планета-карлик 2013 FZ27 сейчас удалена от Солнца на 50 а. е.. При этом её ближайшая к светилу точка орбиты (перигелий) лежит в 33 а. е. Благодаря диаметру в 600 км это тело с высокой долей вероятности имеет достаточную массу, чтобы гравитация сделала его сфероидным, а это - один из главных признаков карликовых планет.

Карликовая планета Макемаке (50 а.е.) с луной S/2015

Макемаке открыта в 2005 году и названа в честь создателя человечества и бога изобилия в мифологии рапануйцев (коренных жителей острова Пасхи). В диаметре достигает 1,4 тысячи километров (3-я по величине малая планета СС). Карликовая планета находится в 50 раз дальше от Солнца, чем Земля. Параметры: 1) афелий - 38 а.е.; 2) перигелий - 53 а.е.; 3) большая полуось - 45 а.е.; 4) сидерический год - 306 лет.

Макемаке считается третьей или четвертой по величине карликовой планетой Солнечной системы после Плутона, Эриды и, вероятно, объекта 225088 (2007 OR10) [?]. Кроме того, карликовая планета Макемаке является второй по яркости после Плутона.

Макемакийская луна MK-2, или S/2015 (136472)

У Макемаке, как и у Плутона, есть даже собственная луна. Небесное тело с шифром S/2015 (136472) и именем MK 2 в 1,3 тысячи раз тусклее Макемаке. Спутник вращается вокруг карликовой планеты на расстоянии около 21 тысячи километров и в диаметре достигает 160 километров. В случае, если MK 2 движется по круговой орбите вокруг Макемаке, период его обращения равен как минимум 12 суткам. Форма орбиты важна для выяснения происхождения спутника. В случае, если она круговая, это может означать происхождение MK 2 в результате столкновения Макемаке с другим небесным телом из пояса Койпера. Если траектория движения MK 2 вокруг карликовой планеты вытянута, спутник мог быть захвачен несколько миллиардов лет назад.

Открытие MK 2 также может объяснить наблюдаемые при исследовании Макемаке инфракрасные аномалии: несмотря на то, что поверхность карликовой планеты яркая и холодная, ее температура в некоторых районах выше, чем в окружающих областях. Причиной этого может быть темная поверхность небесного тела. Низкую яркость и серый цвет MK 2 (по сравнению с карликовой планетой) ученые объясняют ее невысокой массой: лед в результате сублимации под действием солнечного излучения переходит в газообразное состояние и таким образом не задерживается на поверхности спутника. Это делает его похожим на комету.

Открытие MK 2 подтверждает распространенную точку зрения, что каждая крупная карликовая планета имеет спутник. Кроме того, обнаружение луны указывает на общее происхождение Плутона и Макемаке, которые, вероятно, похожи друг на друга по физическим свойствам и строению.

Малая планета "Баффи" (2004 XR190, 52-62 ~57? а.е.)

Объект имеет диаметр 500–1000 км (минимум в два раза меньше Плутона). Имеет почти круговую орбиту, но ее наклон к плоскости эклиптики составляет 47 градусов. Это очень странно.

Планета-карлик 2013 FY27 ( 36-83 ~60? а.е.)

Орбита койперовского планетоида 2013 FY27

Полупланета 2013 FY27 имеет диаметр примерно 1 000 км (850 по минимальной из реалистичных оценок) и [в настоящий момент] удалена от Солнца на 80 а.е. Вероятно, сейчас это тело близко к афелию, самой дальней точке своей орбиты (предположительно 82,6 а. е.), а его перигелий отстоит от светила на 35,7 а.е. Имея такой диаметр, этот космический объект, вероятно, достаточно шарообразен и может называться малой планетой. Этот плутид движется по орбите с наклоном 33°, что более соответствует телам рассеянного диска, чем более «правильному» поясу Койпера.

Объект 2012 VP113 (80 а.е.?)

Недавно открытый объет 2012 VP113 является на сегодняшний момент самой дальней планетой на окраинах Солнечной системы. Сейчас он расположен в два раза дальше от Солнца, чем Плутон [60 - 100 а.е.?]. Это карликовая планета, похожая на Плутон. Велика вероятность, что на задворках Солнечной системы существует ещё не менее 1000 объектов, похожих на 2012 VP113. Планета 2012 VP113 сейчас находится вблизи своей самой близкой к Солнцу точки орбиты, а почти через 2000 лет она будет в 5 раз дальше. Некоторые учёные предполагают, что объекты вроде Седны и 2012 VP113 сейчас находятся на таких орбитах, потому что они были гравитационно разбросаны каким-то более тяжёлым объектом, возможно, очень далёкой неоткрытой планетой.

Объект (225088) 2007 OR10 (86 а.е.?)

Карликовая планета RR245 (120? а.е., 700 лет)

Новый объект имеет порядка 700 км в диаметре и является одной из крупнейших карликовых планет в Солнечной системе. Ученые обнаружили слабый тусклый объект в феврале 2016 года, рассматривая снимки, сделанные в сентябре 2015 года в Обсерватории Мауна-Кеа на Гавайях (США). Карликовая планета делает полный оборот вокруг Солнца по вытянутой эллиптической орбите за 700 лет. Как далее оказалось, планета находится в орбитальном резонансе с Нептуном. За девять оборотов Нептуна вокруг светила 2015 RR245 совершает вокруг него же два вращения. Астроном впервые открыли небесное тело за пределами орбиты Нептуна, находящееся именно в таком орбитальном резонансе. Они полагают, что 2015 RR245 может быть частью некоторого метастабильного скопления похожих друг на друга объектов. Эксцентриситет (параметр вытянутости орбиты) 2015 RR245 равен 0,586, большая полуось — 82 [?] астрономическим единицам, перигелий удален от Солнца на расстояние 34 а.е. [По другим данным, орбита объекта находится в 120 раз дальше расстояния от Земли до Солнца.] Диаметр карликовой планеты оценивается в 670 километров. Пока карликовая планета получила наименование RR245. После уточнения параметров будет рассмотрен вопрос о присвоении объекту названия.

Карликовая планета 2014 UZ224 (155? а.е., 1136 лет)

Ученые из Мичиганского университета открыли карликовую планету 2014 UZ224 в Солнечной системе. Космический объект был обнаружен в 2014 году астрофизиком Дэвидом Гердесом и его студентами, но только сейчас его зарегистрировали как карликовую планету. Ее диаметр составляет 420 км, для сравнения, диаметр Земли равен 12 724 км, т.е., малая планета меньше Земли почти в 30 раз. Она распологается за орбитой Плутона в «облаке» из ледяных небесных тел. Цикл вращения 2014 UZ224 вокруг Солнца длится 1136 лет.


Главная > Науки о природе > Астрономия > Солнечная система :

О Солнечной системе | Солнце | Вулканоиды | Меркурий | Венера | Земля | Марс | Астероиды | Юпитер | Сатурн | Уран | Кентавры | Нептун | Пояс Койпера | Седна | Облако Оорта | Метеориты

Связанные темы: Астрология | Календари

На правах рекламы (см. условия):    


© «Сайт Игоря Гаршина», 2002, 2005. Пишите письма (Письмо И.Гаршину).
Страница обновлена 24.03.2017
Я.Метрика: просмотры, визиты и хиты сегодня