Пояс Койпера і Хмара Оорта

Пояс Койпера - це дископодібна область крижаних об'єктів за орбітою Нептуна - в мільярдах кілометрах від нашого Сонця. Плутон і Еріда є найвідомішими з цих крижаних світів. Там можуть бути ще сотні крижаних карликів. Пояс Койпера і ще дальша Хмара Оорта, є домом для тіл, що обертаються навколо Сонця.

Пояс Койпера і Хмара Оорта - це області простору. Відомі астероїди і комети в обох областях значно менші, ніж Місяць.
Поясом Койпера є кільце, яке починається за орбітою Нептуна на відстані приблизно від 30 до 60 а.о. Хмара Оорта є сферичною оболонкою, що займає простір на відстані від 5 тисяч до 100 тисяч а.о.(до 1 світлового року)
Крупні об'єкти поясу Койпера: Квавар (Quaoar), Седна (Sedna), Іксион (Ixion), Варуна (Varuna), Хаос (Chaos).
До них потрібно додати ще три нові імена: Санта (Santa), Істербанні (Easterbunny) і Ксена (Xena), які раніше фігурували під офіційними позначеннями 2003 El61, 2005 Fy9 і 2003 Ub313, відповідно.
У Санти виявлений супутник, умовно названий Рудольфом (Rudolph), з періодом обертання навколо своєї планети в 49 днів.
    Міні-планета Істербанні цікава тим, що це вже третій з відомих транснептунових тіл, на поверхні якого виявлений метановий лід (інші два - Плутон і Ксена).
    Але є в поясі Койпера ще маса інших об'єктів (в основному вони відомі лише під безликими номерами), діаметром в сотні кілометрів або порядка тисячу кілометрів. І ніхто не може гарантувати, що завтра астрономи не відкриють там яке-небудь віддалене і темне тіло з поперечником, скажімо, як у Землі.
Довгоперіодичні комети (у яких період обертання більше 200 років) походять з Хмари Оорта. Короткоперіодичні комети (період обертання менше 200 років) беруть початок в поясі Койпера. В межах поясу Койпера можуть бути сотні тисяч крижаних тіл розміром більше 100 км. і близько трильйона або більше комет. Хмара Оорта може містити більше трильйона крижаних тіл.
Деякі карликові планети в межах поясу Койпера мають тонкі атмосфери, які руйнуються, коли їх орбіти несуть їх на найдальшу відстань від Сонця. Декілька карликових планет в поясі Койпера мають крихітні супутники. Не існує відомих кілець навколо астероїдів в будь-якій ділянці простору. Пояс Койпера і хмара Оорта названі по іменах астрономів, які передбачили їх існування в 1950-х: Джерард Койпер і Ян Оорт.
Хмара Оорта.
У 1950 році голландський астроном Ян Оорт припустив, що деякі комети приходять з величезної, дуже далекої сферичної оболонки крижаних тіл, що оточують Сонячну систему. Ця гігантська хмара об'єктів тепер називається Хмара Оорта, і займає простір на відстані від 5000 до 100 000 астрономічних одиниць. (Одна астрономічна одиниця, або а.о., рівна середній відстані Землі від Сонця: близько 150 млн. км. або 93 мільйонів миль.)
Виділяють дві хмари Оорта. Перша — зовнішня сферична — розташовується на відстані 20-50 тисяч астрономічних одиниць від Сонця. Друга називається внутрішньою і має форму тора. Зовнішня хмара меншою мірою відчуває вплив Сонця. Саме вона вважається «батьківщиною» довгоперіодичних комет. Внутрішнє кільце названо хмарою Хіллса в честь Джека Хіллса, астронома, який в 1981 році припустив його існування. Згідно з теоретичними підрахунками, внутрішнє кільце містить значно більше кометних ядер, ніж зовнішнє. Звідси вони імовірно час від часу переходять у більш віддалену область. Так відбувається поповнення кометного «запасу» зовнішньої хмари. Ще одним ймовірним джерелом космічних тіл у структурі Оорта є розсіяний диск. За розрахунками уругвайського астронома Хуліо Анхеля Фернандеса, близько половини цієї частини Сонячної системи перенаправлено в зовнішню область. Можливо, розсіяний диск досі постачає хмару Оорта додатковими кометними ядрами. Вважається, що хмара Оорта має найбільшу щільність в площині екліптики, тут знаходиться приблизно одна шоста всіх об'єктів хмари Оорта. Температура тут не вище 4К, що близько до абсолютного нуля. Простір за хмарою Оорта Сонячній системі вже не належить, так само як і прикордонні області хмари Оорта.
Головний аргумент противників теорії існування хмари Оорта — той факт, що її досі ніхто не спостерігав. На думку багатьох вчених, на користь достовірності гіпотези свідчила б зернистість або розмиття на фотознімках віддаленого космосу, зроблених телескопом «Хаббл». Проте подібних ефектів не спостерігається. Питання виникають і при детальному розгляді гіпотези походження хмари. Тим не менш велика частина наукового світу схиляється до ії правдоподібності. Багато спостережуваних фактів, виявлені і теоретично виведені закономірності добре узгоджуються з гіпотезою про існування хмари Оорта. Цілком ймовірно, що найближчим часом астрофізики отримають відомості, які дозволять однозначно довести або спростувати теорію Яна Оорта.
З історії.
У 1950 р. голландець Ян Оорт припустив, що комети народжуються в хмарі, яка оточує внутрішню частину Сонячної системи. Ця хмара - залишок тієї туманності, з якої шляхом "злипання" частинок під дією взаємного тяжіння утворилися Сонце і планети. Первинна туманність володіла більшою щільністю поблизу центру, і тут процес планетоутворення пішов швидше. Що ж стосується зовнішніх, розріджених, частин, то там подібний процес не завершився і до теперішнього часу.
На підставі вивчення 19 комет Оорт з'ясував, що комети, як правило, приходять з області в 20000 а.о., де вони спочатку мали швидкість близько 1 км/с. Така швидкість говорить про те, що комети - це складова частина Сонячної системи, так як "чужі" тіла (наприклад, найближчі до Сонця зірки) мають відносно Сонця швидкість близько 20 км/с.
Вважається, що в хмарі Оорта зосереджені багато мільярдів кометних "зародків" - тіл, які обертаються по різних орбітах і поки жодного разу не наближалися до Сонця. Таких тіл має бути порядку 10 ¹¹. Є там і мільярди справжніх комет, які вже встигли "відвідати" Сонце. Орбіти комет повинні залежати від випадкових зближень кометних "зародків" один з одним, від тяжіння сусідніх з Сонцем зірок, від тяжіння існуючих за деякими припущеннями планетоподобних або навіть темних зореподобних тіл у самій хмарі Оорта (Гіпотеза існування Немезіди). Кометні тіла можуть довгостроково кружляти в хмарі Оорта, можуть викидатися з Сонячної системи, а можуть спрямовуватися до Сонця, перетворюючись на справжні хвостаті комети.
За сучасними уявленнями, хмара Оорта простягається на відстань до 2 світлових років від Сонця (майже половина або третина відстані до найближчих зірок). Якщо врахувати, що до Плутона світло доходить за 5 з половиною годин, то це означає, що можливий радіус хмари Оорта в 3000 разів перевищує радіус орбіти Плутона. Є підозри, що маса хмари Оорта перевищує сумарну масу планет і пояса Койпера. Це означає, що Сонячну систему не можна вважати до кінця сформованою.
Вважається, що хмара Оорта різко відрізняється за своїми властивостями на різній відстані від Сонця. Починається вона не відразу за орбітою Плутона і поясом Койпера, а відокремлена широкою смугою. Далі починається внутрішня частина хмари, де кометні тіла рухаються, в основному, в тій же площині, що й планети. Орбіти їх більш- менш стабільні і до якогось ступеня кругові. У зовнішній хмарі кометні тіла рухаються у різноманітних площинах по випадкових орбітах, підпорядковуючись тяжінню не тільки Сонця, але і інших зірок. Відомо, наприклад, що через 26 000 років зірка альфа Центавра помітно наблизиться до Сонячної системи, і тоді Землю та інші планети почнуть бомбити численні комети, що ухиляться зі своїх кругових орбіт в хмарі Оорта. Не виключено, що такі періоди різкого посилення кометної активності були і раніше. Тоді центральні області Сонячної системи поповнювалися новою речовиною, посилювалося планетоутворення.
Є розрахунки, згідно з якими, за час існування планетної системи "чужі" зірки раз десять пройшли через внутрішній кометний "диск", викликавши почастішання появи комет біля Сонця в 1000 разів напротязі приблизно 400 000 років. За це час на Землю випадло до 200 комет (в середньому 1 комета в 2000 років). В масштабах людського життя це, звичайно, не особливо відчутно, але в геологічних масштабах можна говорити про "кометну зливу". Такі "Зливи" намагалися пов'язати з масовими вимираннями видів на нашій планеті.
Є відомості, що масові вимирання відбуваються періодично - раз на 26 мільйонів років, і почастішання бомбардувань нібито теж мають таку періодичність (за віком ударних кратерів). Періодичність намагалися зв'язати з перетином галактичної площині Сонцем, що відбувається один раз в 30 мільйонів років. У площині Галактики можуть бути масивні хмари пилу і газу, які, як і зірки, повинні "збурювати" кометні хмари. Крім того, розгадку періодичності пояснювали існуванням Немезіди - темної зірки з значною масою. Немезіда, згідно цієї гіпотези, рухається навколо Сонця по витягнутій орбіті і кожні 26 мільйонів років входить в кометну хмару. Втім, станція "Піонер-10", перебуваючи на околицях планетної системи, не пережила додаткового прискорення, яке можна було б пояснити впливом Немезіди або великої планети розміром з Юпітер, хоча вплив тіла в 3 - 5 мас Землі й не виключається.
 Саму хмару Оорта спостерігати не вдається, так як вона дуже розріджена, слабко освітлена Сонцем, а також тому, що ми знаходимося всередині неї. Однак, інші подібні туманності, здається, вдалося спостерігати: поблизу деяких близьких до нас зірок зареєстровані ледве помітні диски.
На сьогоднішній день Седна, відкрита в 2003 р, - найдальший об'єкт Сонячної системи. Орбіта Седни виявилася дуже витягнутою і при цьому лежить за межами пояса Койпера: її велика піввісь  близько 500 а.о., а мала - 76 ± 4 а.о. Така орбіта несподівана для нашого сьогоднішнього розуміння Сонячної системи. Вона може бути або результатом впливу на неї ще невідкритої трансплутонової планети, або результатом збурення в минулому близько пройшовшої зірки, або результатом влітання Седни в Сонячну систему з галактичного простору. Седна досягне перигелію 22 вересня 2075 року опинившись на відстані від Сонця в 76 а.е. Крім Седни в хмарі Оорта повинні бути і інші подібні об'єкти, які не перебувають в гравітаційній рівновазі з іншими тілами Сонячної системи. З цих загублених в хмарі Оорта світів область планет видно як на долоні поряд з Сонцем.

Сонячна система, таким чином, складається з чотирьох частин:
планетна система (пояс планет земної групи, перший пояс малих планет, пояс планет-гігантів);
Пояс Койпера;
Внутрішня частина хмари Оорта;
Зовнішня частина хмари Оорта на відстані близько одного світлового року (63,2 тисячі астрономічних одиниць) від Землі.
Цікаво, що кожна з перелічених частин у багато разів більша попередніх.

Телеканал Galaxy TV дивитися онлайн

Якщо астрономія - ваше хоббі, спробуйте пройти невеликий тест і перевірити свoї знання НА ЦІЙ СТОРІНЦІ.

Ви можете переглянути також інші публікації з астрономії:
Освоєння космосу Kолонізація Сонячної системи
Найближчі зорі до Сонця
Географія найближчого космосу
Як утворився Всесвіт?
Пояс Койпера і Хмара Оорта
ЦІКАВА АСТРОНОМІЯ: Цікаві факти про космос
Коротка історія часу. Стівен Гокінг
Пояс Койпера і Хмара Оорта
Модель Сонячної системи