Kuiper bælte

Kuiper Belt
(eller Edgeworth-Kuiper)
Illustrativt billede af artiklen Kuiper Belt
Kendte genstande fra Kuiper-bæltet. Billedet taget fra data fra Minor Planets Center . Objekter i Kuiper-hovedbæltet er grønne (danner en cirkel med en diameter på halvdelen af ​​billedet) og spredte objekter i orange (størstedelen af ​​spredte prikker uden etiketter). De fire ydre planeter er i blå (med titel); de trojanske asteroider i Neptun i gul, dem fra Jupiter i lyserød. Vægten er i astronomiske enheder .
Primær
Efternavn Sol
Spektral type G2 V
Tilsyneladende størrelse -26,74
Disk
Type Rester Disc
Orbital egenskaber
Semi-hovedakse (a) 30-55   AU
Fysiske egenskaber
Opdagelse
Dateret Første medlem ( Pluto ) opdaget i 1930
Yderligere Information

Den Kuiper bælte (undertiden kaldet bælte Edgeworth-Kuiper , udtalt i hollandsk  : / k œ y p ə r / ) er et område af solsystemet strækker sig ud over bane Neptun , mellem 30 og 55 astronomiske enheder (AU). Dette ringformede område svarer til asteroidebæltet , men større, 20 gange bredere og 20 til 200 gange mere massivt. Ligesom asteroidebæltet består det hovedsageligt af små kroppe , rester af dannelsen af ​​solsystemet og mindst tre dværgplaneter , Pluto , Makemake og Hauméa ( Eris er et spredt objekt , der ligger ud over Kuiper-bæltet). I modsætning hertil, mens asteroidebæltet for det meste består af stenede og metalliske kroppe, består genstandene i Kuiper Belt for det meste af frosne flygtige forbindelser som metan , ammoniak eller vand .

Bortset fra Pluto , der blev set i 1930, og dens dobbelte Charon , der blev opdaget i 1978, blev den første Kuiper-genstand opdaget i 1992. Det ville være det vigtigste reservoir for periodiske kometer, hvis revolutionstid er mindre end 200 år . De Centaur og spredte genstande , således at Eris , ville blive produceret. Triton , Neptuns største satellit, kunne være et Kuiper Belt-objekt, der er blevet fanget af planeten. (134340) Pluto er det største kendte objekt i Kuiper Belt.

Kuiper-bæltet bør ikke forveksles med Oort-skyen , et område der stadig er teoretisk og formodes at være tusind gange længere væk. Kuiper Belt-objekterne såvel som de spredte objekter og eventuelle potentielle medlemmer af bakkerne og Oort- skyerne betegnes kollektivt som transneptuniske genstande .

Historisk

Efter opdagelsen af ​​Pluto i 1930 antog mange astronomer, at andre kroppe kunne placeres i det samme område af solsystemet. Forskellige teorier er blevet fremsat vedrørende eksistensen af ​​regionen, der nu er kendt som Kuiper Belt i de følgende årtier. Det var dog først i 1992, at den første direkte observation af et af dets medlemmer blev foretaget. Det er imidlertid vanskeligt at tilskrive opfindelsens forfatterskab til en astronom i betragtning af antallet og variationen af ​​de foreslåede teorier.

Den første astronom, der antydede eksistensen af ​​en transneptunisk befolkning, var Frederick C. Leonard . I 1930, kort efter opdagelsen af ​​Pluto, antog han, at Pluto kun var den første i en række "ultra-neptuniske" kroppe.

I 1943, i Journal of the British Astronomical Association , antog Kenneth Edgeworth , at materialet fra soltågen i regionen uden for Neptun var for langt fra hinanden til at kondensere til planeter og således i stedet dannede et utal af små kroppe. Han konkluderer, at "det ydre område af solsystemet, ud over planeternes bane, er besat af et meget stort antal små kroppe af sammenlignelig størrelse", og at en af ​​objekterne fra tid til anden afviger fra dens egen sfære og fremstår som en lejlighedsvis besøgende i det indre solsystem, ”et objekt, der nu kaldes en komet.

I 1951 fremsatte Gerard Kuiper i en artikel, der blev offentliggjort i tidsskriftet Astrophysics , ideen om en disk, der var dannet i begyndelsen af ​​solsystemets udvikling, og som ikke længere ville eksistere. Kuipers arbejde var baseret på den antagelse, at Pluto var på størrelse med jorden, en almindelig antagelse på det tidspunkt; i dette tilfælde ville Pluto så have spredt de små kroppe mod Oort-skyen eller uden for solsystemet. Ifølge Kuipers formulering ville der ikke længere være noget Kuiper-bælte.

Hypotesen tog forskellige former i de følgende årtier: I 1962 postulerede fysiker Alastair Cameron eksistensen af ​​en "enorm masse af små materialer ved solsystemets grænser" , mens Fred Whipple i 1964 vurderede, at et "kometærbælte" kunne være massiv nok til at være ved oprindelsen af ​​de anomalier, der er observeret i Uranus-kredsløb ved oprindelsen af ​​søgningen efter planeten X , eller i det mindste for at ændre kredsløbet for kendte kometer. Observationer afviste denne hypotese.

I 1977 opdagede Charles Kowal Chiron , en iskold planetoid, der kredser mellem Saturn og Uranus. I 1992 blev Pholos opdaget i en lignende bane. I øjeblikket er en hel population af kometlignende kroppe, centaurerne , kendt i denne region mellem Jupiter og Neptun. Deres baner er ustabile ud over hundrede millioner år, en levetid kort sammenlignet med solsystemets alder. Astronomer mener, at denne position ofte skal leveres af et eksternt reservoir.

Undersøgelsen af ​​kometer gav yderligere bevis for bæltens eksistens. Kometer har en endelig levetid, hvor Solens indflydelse sublimerer deres overflade og reducerer dem lidt efter lidt: deres befolkning skal genopfyldes ofte, for ellers ville kometerne være forsvundet fra solsystemet. Hvis oprindelsen af ​​langtidskometer er Oort-skyen , blev eksistensen af ​​kortperiode kometer (mindre end 200 år ) mindre godt forklaret, bortset fra at tro, at de alle var langvarige kometer, der var afvigende af gaskæmperne. I 1970'erne blev opdagelseshastigheden af ​​sådanne kometer uforenelig med hypotesen om, at alle kometer stammer fra Oort-skyen: et objekt i Oort-skyen skal fanges af de gigantiske planeter for at blive en komet på kort tid. I 1980 hævdede Julio Fernandez , at for hver komet, der blev afbøjet i det indre solsystem fra Oort Cloud, skal 600 skubbes ud i det interstellære rum. Han spekulerede i, at et kometerbælte mellem 35 og 50 AU ville tegne sig for antallet af observerede kometer. I 1988 udførte Martin Duncan, Tom Quinn og Scott Tremaine et sæt computersimuleringer for at afgøre, om alle de observerede kometer kunne stamme fra Oort-skyen. De konkluderede, at dette ikke kunne være oprindelsen til de kortvarige kometer, især fordi de er placeret i nærheden af ​​ekliptikens plan, mens kometerne fra Oort-skyen kommer fra hele himlen. Simuleringerne svarede til observationerne, da et bælte svarende til det, der blev beskrevet af Fernandez, var inkluderet i modellen. Det ser ud til, at det var fordi udtrykkene "Kuiper" og "cometary belt" dukkede op i den første sætning i Fernandez's indlæg, at Tremaine udnævnte denne region til "Kuiper belt".

I 1987 satte astronomen David Jewitt , dengang ved MIT , spørgsmålstegn ved den "åbenbare tomhed i det ydre solsystem." Han påtog sig arbejde med Jane Luu , en af ​​hans studerende, for at finde et objekt ud over Pluto's bane. Ved hjælp af teleskoper fra Kitt Peak Observatory i Arizona og Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile og derefter fra 1988 på Mauna Keas 2,24 m teleskop gennemførte Jewitt og Luu deres forskning med en blinkende komparator , ligesom Clyde Tombaugh og Charles Kowal . Efter fem års forskning har30. august 1992, Jewitt og Luu annoncerede "opdagelsen af ​​kandidat Kuiper-bælteobjektet 1992 QB 1  ". Seks måneder senere opdagede de et andet objekt i området, 1993 FW .

Oprindelse

Det antages, at Kuiper-bæltet består af planetesimaler , fragmenter af den protoplanetære skive, der oprindeligt omgav solen, og som ikke formede planeter, men kun små kroppe, den største med en diameter på mindre end 3.000  km .

Kuiperbæltets oprindelse og komplekse struktur forbliver dårligt forstået. Nuværende modeller forklarer ikke nøjagtigt fordelingen af ​​objekter i Kuiper-bæltet, og dette problem "fortsætter med at fejle analytiske teknikker såvel som de hurtigste computere og simulationssoftware." Det fremtidige Pan-STARRS- teleskop kan gøre det muligt at uddybe spørgsmålet.

Dannelsesmodellerne for solsystemet forudsiger en masse på ca. 30 jordmasser, der er nødvendig for at fremkalde tilvækst af genstande med en diameter på mere end 100 km . Kun 1% af denne masse observeres i øjeblikket, en tæthed for lav til blot at forklare eksistensen af ​​disse objekter. Derudover gør excentriciteten og hældningen af ​​øjenlågerne i Kuiper-bæltet møderne mere destruktive end kreative.

Moderne computersimuleringer viser, at Kuiper Belt var stærkt påvirket af Jupiter og Neptun . De foreslår også, at Uranus og Neptun ikke blev dannet i deres nuværende kredsløb, fordi sagen ikke var i tilstrækkelig mængde i disse baner til at tillade udseendet af genstande med en sådan masse. Disse planeter ville have dannet sig tættere på Jupiter og derefter migreret i starten af ​​solsystemets udvikling. Undersøgelser foretaget af Fernandez og Ip fra 1984 antager, at et vinkelmomentudvekslingsfænomen mellem spredte objekter og planeter kan være oprindelsen til sidstnævnte migration. På et eller andet tidspunkt i udviklingen af ​​solsystemet kan kredsløbene til Jupiter og Saturn have endt i en 2: 1- resonans, så Jupiter lavede nøjagtigt to omdrejninger af solen, da Saturn lavede en. En sådan resonans ville have forstyrret Uranus og Neptuns baner kraftigt, hvilket forårsagede en udveksling af deres bane og en ekstern migration af Neptun i et proto-bælte af Kuiper, hvilket forstyrrede sidstnævnte. Denne migration af Neptun ville have flyttet mange transneptuniske genstande til fjernere og mere excentriske baner.

Imidlertid virker indflydelsen fra Neptun alene for svag til at forklare et så stort tab af masse. Andre foreslåede hypoteser inkluderer passage af en nærliggende stjerne eller smuldring af små genstande ved kollisioner i støv fint nok til at blive påvirket af solstråling.

Struktur

Kuiperbæltet strækker sig mellem 30 og 55 AU inklusive sine ydre regioner. Imidlertid vil hoveddelen af ​​bæltet strække sig mellem 2: 3 orbitalresonans med Neptun ved 39,5 AU og 1: 2 resonans ved omkring 48 AU . Kuiperbæltet er ret tykt, hvor hovedkoncentrationen strækker sig op til 10 ° på hver side af formørkelsesplanet og en mere diffus fordeling af genstande op til flere snesevis af grader. Det ligner derfor mere en torus end et bælte. Dens gennemsnitlige position er skråtstillet med 1,86 ° i forhold til ekliptikken.

Tilstedeværelsen af Neptun havde en signifikant effekt på Kuiper-bæltet på grund af orbitalresonanser . Over perioder, der kan sammenlignes med solsystemets alder, destabiliserer Neptuns tyngdepåvirkning banerne på ethvert objekt i bestemte regioner, enten ved at sende dem mod det indre solsystem eller mod den spredte disk eller det interstellære rum. Denne indflydelse er ansvarlig for de markante huller i Kuiper Belt-strukturen, som er analoge med Kirkwood-hullerne i asteroidebæltet . Mellem 40 og 42 AU kan f.eks. Intet objekt opretholde en stabil bane i så lange perioder, og de der er set der er migreret relativt for nylig.

Klassisk bælte

Mellem 42 og 48 AU er gravitationsindflydelsen fra Neptun ubetydelig, og objekterne kan eksistere uden at deres bane er blevet ændret. Denne region omtales som de klassiske Kuiper- bæltegenstande (forkortet CKBO), og to tredjedele af de Kuiper-bæltegenstande, der er kendt i 2007, er en del af den. Den første observerede KBO, (15760) Albion (foreløbig betegnelse 1992 QB 1 ) betragtes som prototypen for denne gruppe, og CKBO'er omtales ofte som "  cubewanos  " (efter den engelske udtale af QB1). Blandt cubewanos kan vi citere dværgplaneten Makemake (mellem 1.300 og 1.900  km i diameter), Quaoar (1.280  km i diameter), Ixion eller Lempo (et binært system, der har en satellit).

Det klassiske Kuiper-bælte ser ud til at bestå af to forskellige populationer. Den første, kaldet "dynamisk kold" befolkning, har ligesom planeterne næsten cirkulære baner med en excentricitet mindre end 0,1 og en hældning mindre end 10 °. Den anden, "dynamisk varm", har baner, der er markant mere tilbøjelige til ekliptikken, op til 30 °. Disse to populationer blev således navngivet ikke på grund af deres temperatur, men analogt med partiklerne i en gas, hvis relative hastighed stiger med temperaturen. De to populationer har også forskellige sammensætninger; den kolde befolkning er tydeligt rødere end den varme, hvilket tyder på en tydelig oprindelse. Den varme befolkning ville have dannet sig nær Jupiter og ville være blevet kastet ud af gaskæmperne. Den kolde befolkning ville have dannet sig mere eller mindre på sin nuværende placering, skønt den derefter måske er blevet kastet udad af Neptun under denne planets vandring.

Resonanser

Mange genstande i Kuiper-bæltet er i kredsløbsresonans med Neptun  ; forholdet mellem deres omløbstid og Neptuns er en heltalsfraktion. Mere end 200 objekter i 2: 3-resonans er kendt (det vil sige, de foretager nøjagtigt 2 omdrejninger omkring solen, når Neptun laver 3), blandt hvilke Pluto og dens måner. Medlemmerne af denne familie kaldes plutinos og har en semi-hovedakse på omkring 39,4  AU .

Blandt de største plutinoer finder vi Orcus og Ixion, som kunne betegnes som dværgplaneter, når deres fysiske egenskaber vil have været mere præcist bestemt. Mange plutinoer, herunder Pluto, har en bane, der krydser Neptun. Imidlertid kolliderer de sandsynligvis ikke med planeten på grund af kredsløbets resonans. Plutinos har høj excentricitet , hvilket antyder, at de ikke besætter deres oprindelige bane, men blev fordrevet under Neptuns migration.

1: 2-resonansen (hvis genstande bevæger sig en halv kredsløb for hver af Neptun) svarer til halv-store akser på ca. 47,7  AU og er tyndt befolket.

Objekterne, der bebor det, kaldes undertiden twotinos . Andre mindre resonanser findes ved 3: 4, 3: 5, 4: 7 og 2: 5. Hertil kommer, Neptun har en række trojanere , der optager dens L 4 og L 5 Lagrange punkter , gravitationally stabile regioner fremad og bagud i sin bane. Disse trojanske heste beskrives undertiden som i 1: 1-resonans med Neptun. Disse trojans bane er bemærkelsesværdigt stabil, og det er usandsynligt, at de blev fanget af Neptun. De ville have dannet sig på samme tid som planeten.

Der er relativt få objekter med en semi-hovedakse mindre end 39 AU , et fænomen, der ikke kan forklares med aktuelle resonanser.

Den almindeligt accepterede hypotese er, at området blev udsat for ustabile orbitalresonanser under Neptuns migration, og at de tilstedeværende genstande blev flyttet eller skubbet ud fra bæltet.

Kuiper Cliff

1: 2-resonansen ser ud til at være en grænse ved Kuiper-bæltet, ud over hvilken der kun er få genstande kendt. Det vides ikke, om dette er den ydre kant af det klassiske linning eller bare starten på et meget bredt hul. Objekter er blevet opdaget ved 2: 5-resonansen, omkring 55 AU , langt uden for det klassiske bælte; forudsigelser vedrørende eksistensen af ​​et stort antal objekter placeret mellem disse resonanser er imidlertid ikke blevet bekræftet ved observation.

Historisk foreslog de tidligste modeller af Kuiper Belt, at antallet af store genstande ville stige med en faktor på to ud over 50 AU . Det kraftige fald i antallet af objekter ud over denne afstand, kendt som "Kuiper Cliff", var helt uventet og forbliver uforklarligt i 2008. Ifølge Bernstein, Trilling et al., Det hurtige fald i antallet af objekter med en radius større over 100 km ud over 50 AU er reel og svarer ikke til en observationsforstyrrelse.

En mulig forklaring ville være, at materialerne er for spredte eller i utilstrækkelig mængde til at samles i store genstande. Det er også muligt, at store genstande dannedes, men blev flyttet eller ødelagt af ukendte årsager. Årsagen kan være tyngdekraftsinteraktionen mellem et stort , ukendt planetarisk objekt , størrelsen på Mars eller Jorden, ifølge Alan Stern fra Southwest Research Institute .

Denne grænse betyder ikke, at der ikke findes noget objekt længere væk, og det udelukker heller ikke eksistensen af ​​et andet Kuiper-bælte længere væk. Faktisk bekræftede opdagelsen af Sedna i 2004 eksistensen af ​​genstande mellem Kuiper Belt og den fjerne og hypotetiske Oort Cloud .

Objekter

Siden opdagelsen af ​​det første objekt i 1992 er mere end tusind andre genstande blevet opdaget i Kuiper-bæltet, og det siges at indeholde mere end 70.000 kroppe over 100 km i diameter.

I 2007 var Pluto det største kendte objekt i Kuiper Belt med en diameter på 2.300  km . Siden 2000 er der opdaget flere genstande fra Kuiper-bæltet med en diameter på mellem 500 og 1.200  km . Quaoar , et klassisk objekt opdaget i 2002, har en diameter på mere end 1.200  km . Makémaké og Hauméa, hvis opdagelser blev annonceret samtidigt den29. juli 2005er endnu større. Andre objekter, såsom Ixion (opdaget i 2001) og Varuna (opdaget i 2000) har en diameter på ca. 500 km .

Selvom Pluto er en af ​​de største kroppe i Kuiper Belt, er flere objekter uden for Kuiper Belt, men som kunne stamme fra det, større end denne dværgplanet. Eris , et spredt objekt , er omkring 27% mere massivt, men lidt mindre, ligesom Triton (17%), en satellit fra Neptun.

I 2015 betragtes kun fem objekter fra solsystemet, Ceres , Pluto , Hauméa , Makemake og Eris , officielt som dværgplaneter, hvor de sidste fire er plutoider . Imidlertid er flere andre Kuiper Belt-objekter store nok til at være sfæriske og kan klassificeres som dværgplaneter i fremtiden.

På trods af dets store udstrækning er Kuiper-bæltets samlede masse ret lille, anslået til at være omkring en tiendedel af jordens masse. De fleste af objekterne er svagt lysende, hvilket er i overensstemmelse med modellerne for tilvækstdannelse , idet kun en del af objekterne af en bestemt størrelse var i stand til at forstørre mere. Generelt er antallet af objekter af en bestemt størrelse N omvendt proportional med en bestemt effekt q af diameteren D  : N ~ D -q . Dette proportionalitetsforhold bekræftes af observationer, og værdien af q estimeres til 4 ± 0,5 . I den nuværende viden (2008) er kun genstandernes størrelse kendt; deres størrelse udledes ved at antage deres konstante albedo .

To af de tre største objekter i Kuiper-bæltet har satellitter: Pluto har fem og Hauméa to. Derudover har Eris , et spredt objekt, der siges at have dannet sig i Kuiper Belt, en. Andelen af ​​Kuiper Belt-objekter med en satellit er højere for store objekter end for små, hvilket tyder på en anden dannelsesmekanisme. Derudover ville 1% (dvs. en høj procentdel) af objekterne være binære systemer, det vil sige to objekter med relativt tæt masse i kredsløb omkring hinanden. Pluto og Charon er det mest kendte eksempel.

Den samlede masse af objekter fra Kuiper bæltet blev estimeret ud fra en teleskop optælling af genstande baseret på deres antal og størrelse, estimering af middelværdien albedo på 0,04 og den gennemsnitlige densitet på 1 g / cm 3 . Dette giver en masse, der omtrent svarer til kun 1% af jordens masse.

Sammensætning af genstande

Undersøgelser udført på Kuiper Belt siden dets opdagelse har bestemt, at dets lemmer hovedsageligt er sammensat af is: de består af en blanding af lette carbonhydrider (såsom metan ), ammoniak og vandis. En sammensætning identisk med kometernes komposition. . Båndets temperatur er omkring 50  K eller -223  ° C  : forbindelserne er derfor til stede i fast tilstand.

Afstanden og den lille størrelse af objekterne i Kuiper-bæltet gør det ekstremt vanskeligt at bestemme deres kemiske sammensætning ved spektroskopi . Der er ikke desto mindre opnået nogle succeser. I 1996 blev der opnået spektrografiske data fra (15789) 1993 SC og viste, at dens overflade havde en sammensætning svarende til den for Pluto eller af Neptuns måne, Triton  ; store mængder metanis er blevet identificeret. Vandis er blevet påvist på flere genstande, herunder (19308) 1996 TO 66 , Huya og Varuna . I 2004 blev eksistensen af ​​krystalklart vandis og ammoniakhydrat etableret på Quaoar . Disse to stoffer ville være blevet ødelagt, hvis de havde eksisteret siden solsystemets begyndelse, hvilket antyder, at de for nylig dukkede op på overfladen af ​​Quaoar, enten ved intern tektonisk aktivitet eller som følge af meteoritpåvirkninger.

Farven på Kuiper Belt-objekter var en af ​​de første egenskaber, der kunne bestemmes. Disse tidlige data viste en stor mangfoldighed af farver, der spænder fra grå til dyb rød, hvilket antyder, at deres overflader består af et stort antal forskellige materialer, der spænder fra snavset is til kulbrinter. Denne mangfoldighed af farver overraskede astronomer, der forventede at observere ensartede mørke genstande på grund af tabet af deres frosne flygtige forbindelser på grund af kosmiske stråler. Forskellige forklaringer er fremsat, herunder genforsyning af overflader ved slag eller afgasning. Ifølge en analyse af kendte Kuiper Belt-genstande i 2001 af Jewitt og Luu er disse farvevariationer for ekstreme til blot at blive forklaret ved tilfældige påvirkninger.

Gamle Kuiper Belt Objekter

Et antal solsystemobjekter, men ikke en del af Kuiper Belt, menes at have været dannet der.

Spredte genstande

De spredte objekter danner en sparsom befolkning, der strækker sig ud over Kuiper Belt til mindst 100 AU . De har stærkt elliptiske baner, der er skrå i forhold til ekliptikens plan. De fleste solsystemdannelsesmodeller har isede planetoider, der oprindeligt dannes i Kuiper Belt og derefter forskydes til disken af ​​spredte genstande ved tyngdekraftsinteraktioner, især dem fra Neptun. Eris , det største kendte transneptuniske objekt (i 2007), eller (15874) 1996 TL 66 er to eksempler.

Ifølge Minor Planets Center , der officielt katalogiserer alle transneptuniske objekter, er et Kuiper Belt Object (KBO) pr. Definition et objekt, hvis bane udelukkende ligger i regionen kaldet Kuiper Belt , som uanset dets oprindelse eller sammensætning. Objekter uden for bæltet klassificeres som spredte genstande . I nogle videnskabelige kredse anvendes udtrykket Kuiper Belt Object imidlertid til enhver iskold planetoid, der stammer fra det ydre solsystem, der ville have været en del af bæltet, selvom dets bane efterfølgende skiftede ud over Kuiper Belt (mod området for spredte objekter Disk). De beskriver ofte de spredte objekter i navnet på bæltegenstande spredt Kuiper . Eris betragtes således ofte som et Kuiper Belt Object (KBO), selvom det teknisk set er et Scattered Object (SDO). I 2007 var der ingen konsensus blandt astronomer om den begrænsende definition af Kuiper-bæltet.

De kentaurer , som normalt ikke betragtes som en del af Kuiper bæltet, ville også være spredte objekter i dette bælte, men der ville have migreret til det indre solsystem snarere end udad. De mindre planeter Centre grupper kentaurer og spredte objekter sammen under betegnelsen Scattered Kuiper bæltet objekter.

Triton

I løbet af sin migrationsperiode siges det , at Neptun har fanget et af de største objekter i Kuiper Belt, den nuværende måne Triton . Triton er den største måne i solsystemet med en retrograd bane , hvilket antyder en separat oprindelse fra de store måner Jupiter og Saturn, som menes at have dannet sig ved tilvækst på samme tid som planeten, omkring hvilken de befinder sig i kredsløb. Triton ville derfor være blevet fanget, allerede dannet, af Neptun. Processen med fangst forbliver uforklarlig, men det antyder, at Triton ville have dannet sig inden for en stor population af objekter, hvis tyngdekraft ville bremse dens bevægelse nok til at tillade dens fangst.

Spektralanalyser af Triton og Pluto viser, at de er dannet af de samme materialer, såsom methan og kulilte . Disse forskellige argumenter antyder, at Triton oprindeligt var medlem af Kuiper-bæltet, fanget under Neptuns migration.

Kometer

Kometer i solsystemet kan groft opdeles i to kategorier baseret på deres omløbstid.

Langvarige kometer ville komme fra Oort-skyen . Blandt de kortvarige kometer skelner vi mellem Jupiter-familien og Halley-familien . Den sidstnævnte gruppe, opkaldt efter sin prototype, Halleys komet , menes at have sin oprindelse i Oort-skyen, men blev flyttet ind i det indre af solsystemet ved tiltrækning af gasgiganter. Den anden gruppe, familien Jupiter, ville komme fra Kuiper-bæltet: langt størstedelen af ​​kometerne i denne familie ville komme fra disken med spredte genstande, som selv er tidligere medlemmer af Kuiper-bæltet. Centaurerne ville være et dynamisk mellemstadium mellem spredte objekter og Jupiters familie.

På trods af deres sandsynlige fælles oprindelse har kometer i Jupiter-familien og genstande i Kuiper-bæltet mange forskelle. Selvom kentaurer deler den rødlige farve af mange genstande i Kuiper Belt, er kometkerner blåere, hvilket indikerer en anden kemisk eller fysisk sammensætning. Den mest almindeligt accepterede hypotese er, at kometenes overflade er dækket af materiale indefra, når de nærmer sig Solen, som begraver ældre rødt materiale.

Ekstra solsikke Kuiper-bælter

Strukturer svarende til Kuiper-bæltet er observeret omkring tyve stjerner. Observationer har identificeret brede bælter med en radius større end 50 AU og smalle bælter med en diameter mellem 20 og 30 AU og relativt veldefinerede grænser. De fleste af de kendte affaldsdiske omkring andre stjerner er ret unge. De, der blev opdaget omkring stjernerne HD 53143  og HD 139664 (in), er dog gamle nok (ca. 300 millioner år) til at være i en stabil konfiguration. Billedet til venstre er et polarbillede af et bredt bælte og billedet til højre er et ækvatorialbillede af et smalt bælte (den centrale sorte cirkel skyldes teleskopets koronograf ).

Udforskning

Kuiper-bæltet er hidtil aldrig udforsket af en rumsonde. Imidlertid lancerede New Horizons- missionen den19. januar 2006, der fløj over Pluto videre 14. juli 2015, skal derefter flyve over et andet objekt i Kuiper-bæltet, hvis valg endnu ikke var besluttet under flyby. Det andet objekt skal have en diameter på mellem 40 og 90  km og ideelt set være hvid eller grå i modsætning til Plutos røde farve. Ifølge John Spencer, en astronom fra New Horizons- teamet , blev det andet objekt ikke valgt med det samme, fordi det videnskabelige team venter på data fra Pan-STARRS for at have det bredest mulige valg. Dette projekt er beregnet til at opdage et stort antal små kroppe i solsystemet, inklusive genstande i Kuiper-bæltet, og skulle være fuldt operationelt fra 2009, tre år efter lanceringen af ​​sonden. det31. august 2015, Meddeler NASA, at sonden vil besøge MU 69 2014 , hvor overflyvningen er planlagt til januar 2019. I november 2015 og april 2016 tager sonden et par langdistancebilleder af Pluto's kvasi-satellit (15810) Arawn .

Flyver over 2014 MU 69 holdes på en st januar 2019 New Horizons derefter bliver 43.4 AU fra Solen i stjernebilledet Skytten. Sonden passerer mindre end 3.500  km fra 2014 MU 69 , eller tre gange mindre end minimumsafstanden fra Pluto . Det tager temperaturmålinger, søger efter tilstedeværelsen af ​​en atmosfære, geologisk aktivitet, måner og ringe og sender billeder tilbage med en opløsning på op til 70  m (mod 183  m for Pluto ).

Efter 2014 MU 69 vil New Horizons mellem 2019 og 2021 besøge mere end tyve andre kroppe i Kuiper-bæltet, studere deres overfladeegenskaber og form og se efter tilstedeværelsen af ​​satellitter. Hun vil også undersøge Kuiper-bæltets rummiljø: helium, solvind og ladede partikler.

Noter og referencer

  1. Kuipers udtale på hollandsk , "  side, der præsenterer udtalen af ​​Kuiper på hollandsk  " (adgang til 16. juni 2015 ) .
  2. (i) SA Stern , "  kollisionskøling erosion i Edgeworth-Kuiper bæltet Primordial og Generation af AT 30-50 Kuiper Gap  " , The Astrophysical Journal , vol.  490,1997, s.  879 ( DOI  10.1086 / 304912 , resumé ).
  3. (en) A. Delsanti , D. Jewitt , "  The Solar System Beyond The Planets  " , The Astronomical Journal , bind.  109,1995, s.  1867-1876 ( resumé , læs online ).
  4. (en) GA Krasinsky, EV Pitjeva, V. Vasilyev, EI Yagudina , "  Hidden Mass in the Asteroid Belt  " , Icarus , vol.  158, nr .  1,2002, s.  98-105 ( resumé ).
  5. (da) D. Jewitt, “  Kuiper Belt Page  ” (adgang 20. oktober 2007 ) .
  6. (in) CB Agnor, DP Hamilton , "  Neptuns fangst af ict-månen Triton i et binær-planet tyngdekraftsmøde  " , Nature , bind.  441, nr .  7090,11. maj 2006, s.  192-194 ( resumé ).
  7. "  Pluto: Hvad vi opdagede, hvad der stadig er at opdage  " (adgang 15. juli 2015 ) .
  8. Gérard Faure, "  Beskrivelse af asteroidesystemet fra 20. maj 2004  " ,2004(adgang 20. oktober 2007 ) .
  9. (in) "  Hvad er upassende ved udtrykket" Kuiper belt "? (eller, hvorfor navngive en ting efter en mand, der ikke troede på dens eksistens?)  ” , Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (adgang til 7. november 2007 ) .
  10. (i) John Davies, Beyond Pluto: udforske de ydre grænser for solsystemet , Cambridge, Cambridge University Press,2001, 233  s. ( ISBN  0-521-80019-6 ) , xii.
  11. Gratis oversættelse af: "  det ydre område af solsystemet, ud over planeternes baner, er besat af et meget stort antal forholdsvis små kroppe  ". (da) John Davies, Beyond Pluto: Undersøgelse af solsystemets ydre grænser , Cambridge University Press,2001, xii  s..
  12. Gratis oversættelse af: "  vandrer fra sin egen sfære og fremstår som en lejlighedsvis besøgende til det indre solsystem  ". Davies (2001), s.  3 .
  13. (in) D. Jewitt , "  Hvorfor" Kuiper "bælte?  » University of Hawaii (adgang 7. marts 2008 ) .
  14. (in) A. Cameron , "  Dannelsen af ​​solen og planeterne  " , Icarus , bind.  1,1962, s.  13-69 ( DOI  doi: 10.1016 / 0019-1035 (62) 90005-2 , resumé ).
  15. (in) FL Whipple, "  Evidence for a Comet Belt beyond Neptune  ," Proceedings of the National Academy of Sciences i Amerikas Forenede Stater , bind.  51, nr .  5,Maj 1964, s.  711-718 ( læs online ).
  16. Davies (2001), s.  14 .
  17. (in) CT Kowal , W. Liller, BG Marsden , "  Opdagelsen og kredsløbet af (2060) Chiron  " , Dynamik i solsystemet; Forhandlingerne om symposiet, Tokyo ,1979( resumé , læs online ).
  18. (en) Scotti JV et al. , "  1992 AD  " , UAI- cirkulær nr. 5434, 1 ,1992( resumé , læs online ).
  19. Davies (2001), s.  38 .
  20. [PDF] (da) D. Jewitt , “  Fra Kuiper Belt Object to Cometary Nucleus: The Missing Ultrared Matter  ” , The Astronomical Journal , bind.  123,2002, s.  1039-1049 ( resumé , læs online ).
  21. Davies (2001), s.  39 .
  22. (i) JA Fernandez , "  Om eksistensen af en komet bælte over Neptun  " , Månedlig Meddelelser af Royal Astronomical Society , Vol.  192,August 1980, s.  481-491 ( resumé , læs online ).
  23. (i) Duncan, T. Quinn, S. Tremaine , "  The Origin of kortperiodiske kometer  " , The Astrophysical Journal , del 2 - Letters (ISSN 0004-637X) , vol.  328,1988, s.  L69-L73 ( resumé , læs online ).
  24. Davies (2001), s.  191 .
  25. (da) D. Jewitt, J. Luu , "  Opdagelse af kandidat-Kuiper-bælteobjektet 1992 QB1  " , Nature] , bind.  362, nr .  6422,1993, s.  730-732 ( resumé ).
  26. Davies (2001), s.  50 .
  27. Davies (2001), s.  57-62 .
  28. (en) J. Luu et al. , "  1993 FW  " , UAI- cirkulær nr. 5730 ,1993( resumé , læs online ).
  29. Gratis oversættelse af: “  fortsæt med at udfordre analytiske teknikker og den hurtigste numeriske modelleringshardware og -software . “  Ikke-lineære resonanser i solsystemet  ” (adgang til 3. juni 2007 ) .
  30. JM Hahn, R. Malhotra, “  Neptuns vandring i et omrørt kuiperbælte: En detaljeret sammenligning af simuleringer til observationer  ”, The Astronomical Journal , bind.  130, nr .  5,november 2005, s.  2392-2414 ( DOI  10.1086 / 452638 ).
  31. Kathryn Hansen, "  Orbital shuffle for early solar system  " , Geotimes,7. juni 2005(adgang til 4. november 2007 ) .
  32. EW Thommes, MJ Duncan, HF Levison, "  Dannelsen af ​​Uranus og Neptun blandt Jupiter og Saturn  ", The Astronomical Journal , bind.  123, nr .  5,Maj 2002, s.  2862-2883 ( DOI  10.1086 / 339975 ).
  33. (in) A. Morbidelli '  Origin and Dynamical Evolution of Comets and Their Tanks  ", version 1,2005. .
  34. CA Trujillo, "  Opdage kanten af ​​solsystemet,  " American Scientist , bind.  91, nr .  5,September-oktober 2003, s.  424 ( DOI  10.1511 / 2003.5.424 ).
  35. ME Brown, M. Pan, "  The Plane of the Kuiper Belt  ", The Astronomical Journal , bind.  127, nr .  4,April 2004, s.  2418-2423 ( DOI  10.1086 / 382515 ).
  36. J.-M. Petit, A. Morbidelli, GB Valsecchi, “  Large Scattered Planetesimals and the Excitation of the Small Body Belts  ”, Icarus , vol.  141,Oktober 1999, s.  367-387 ( DOI  10.1006 / icar.1999.6166 ).
  37. J. Lunine, "  Kuiper Belt  " ,2003(adgang 20. oktober 2007 ) .
  38. D. Jewitt, "  Klassiske Kuiper Belt objekter (CKBO'er)  " ,2000(adgang 20. oktober 2007 ) .
  39. P. Murdin, "  Cubewano  ", Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics ,2001( DOI  10.1888 / 0333750888/5403 ).
  40. JL Elliot, SD Kern, KB Clancy, AAS Gulbis, RL Millis, MW Buie, LH Wasserman, EI Chiang, AB Jordan, DE Trilling og KJ Meech, “  The Deep Ecliptic Survey: A Search for Kuiper Belt Objects and Centaurs. II. Dynamisk klassificering, Kuiper-bælteplanet og kernepopulationen  ”, The Astronomical Journal , bind.  129, nr .  2Februar 2005, s.  1117-1162 ( DOI  10.1086 / 427395 ).
  41. HF Levison, A. Morbidelli, "  Dannelsen af ​​Kuiper-bæltet ved udadgående transport af kroppe under Neptuns migration  ", Nature , bind.  426,27. november 2003, s.  419-421 ( DOI  10.1038 / nature02120 , læs online ).
  42. (in) A. Morbidelli "  Oprindelse og udvikling af dynamiske kometer og deres kampvogne  " version 9. december 20052006. .
  43. "  Liste over transneptuniske objekter  " , Minor Planet Center (adgang til 30. oktober 2007 ) .
  44. "  Ixion  " , eightplanets.net (adgang til 30. oktober 2007 ) .
  45. (i) J. Stansberry, W. Grundy, Mr. Brown, D. Cruikshank, J. Spencer D. Trilling, JL Margot "  Fysiske egenskaber af Kuiper bæltet og Centaur objekter: Constraints fra spitzerteleskopet  ", version 20 februar 2007 ,2007. .
  46. E. I. Chiang, AB Jordan, RL Millis, MW Buie, LH Wasserman, JL Elliot, SD Kern, DE Trilling, KJ Meech og RM Wagner, ”  Resonansbesættelse i Kuiper-bæltet: eksempler på eksempler på de 5: 2 og trojanske resonanser  ”, The Astronomical Journal , bind.  126, nr .  1,Juli 2003, s.  430-443 ( DOI  10.1086 / 375207 ).
  47. Wm. Robert Johnston, "  Trans-Neptunian Objects  " ,1 st oktober 2007(adgang til 28. oktober 2007 ) .
  48. Davies (2001), s.  104 .
  49. Davies (2001), s.  107 .
  50. EI Chiang, ME Brown, “  Keck pencil-beam survey for faint Kuiper belt objects  ”, The Astronomical Journal , bind.  118, nr .  3,September 1999, s.  1411-1422 ( DOI  10.1086 / 301005 ) "  Astro-ph / 9905292  " , tekst i fri adgang, på arXiv ..
  51. GM Bernstein, DE Trilling, RL Allen, ME Brown, M. Holman og R. Malhotra, "  størrelsesfordelingen af Trans-neptunske Bodies  ", The Astrophysical Journal ,2004( læs online ).
  52. Michael Brooks, "  13 ting, der ikke giver mening  " , NewScientistSpace.com,2007(adgang 23. juni 2007 ) .
  53. (in) Mr. Buie et al. , “  Baner og fotometri i Plutos satellitter: Charon, S / 2005 P1 og S / 2005 P2  ”, Astronomical Journal , bind.  132, nr .  1,juli 2006, s.  290-298 ( læs online ).
  54. "  IAU Draft Definition of Planet  " , IAU ,2006(adgang til 26. oktober 2007 ) .
  55. GM Bernstein, DE Trilling, RL Allen, KE Brown, M. Holman, R. Malhotra, "  Størrelsesfordelingen af ​​transneptuniske kroppe  ", The Astronomical Journal , bind.  128, nr .  3,September 2004, s.  1364–1390 ( DOI  10.1086 / 422919 ).
  56. (i) ME Brown, A. van Dam, AH Bouchez, D. Mignant, RD Campbell, JCY Chin, A. Conrad, SK Hartman, EM Johansson RE Lafon, DL Rabinowitz, PJ Stomski, Jr., MD Summers CA Trujillo , PL Wizinowich, “  Satellitter af de største Kuiper Belt Objects  ” , The Astrophysical Journal , bind.  639, nr .  1,Marts 2006, s.  L43-L46 ( DOI  10.1086 / 501524 ).
  57. D. Jewitt, "  Binære Kuiper Belt Objects  " ,2005(adgang til 5. november 2007 ) .
  58. Garry Bernstein En HST / ACS-undersøgelse af Kuiper Belt .
  59. K. Altwegg, H. Balsiger, J. Geiss, “  Sammensætning af det flygtige materiale i Halleys koma fra In situ-målinger  ”, Space Science Reviews , bind.  90, n knogle  1-2,Oktober 1999, s.  3-18 ( DOI  10.1023 / A: 1005256607402 ).
  60. D. C. Jewitt, J. Luu, “  Krystallinsk vandis på Kuiper-bæltegenstanden (50000) Quaoar  ”, Nature , bind.  432,9. december 2004, s.  731-733 ( DOI  10.1038 / nature03111 ).
  61. RH Brown, DP Cruikshank, Y. Pendleton, GJ Veeder, "  Surface Composition of Kuiper Belt Object 1993SC  ", Science , vol.  280,9. maj 1997, s.  1430-1432 ( DOI  10.1126 / science.276.5314.937 ).
  62. ME Brown, GA Blake, JE Kessler, "  Near-Infrared Spectroscopy of the Bright Kuiper Belt Object 2000 EB173  ", The Astrophysical Journal , bind.  543, nr .  2november 2000, s.  L163-L165 ( DOI  10.1086 / 317277 ).
  63. Foreløbig betegnelse 2000 WR 106  ; J. Licandro, E. Oliva og M. Di Martino, "  NICS-TNG infrarød spektroskopi af transneptuniske objekter 2000 EB173 og 2000 WR106  ", Astronomy & Astrophysics , bind.  373,Juli 2001, s.  29-32L "  Astro-ph / 0105434  " , tekst i fri adgang, på arXiv ..
  64. D. Jewitt, "  Surfaces of Kuiper Belt Objects  " , University of Hawaii,2004(adgang til 2. november 2007 ) .
  65. (in) DC Jewitt, Luu JX, "  Optical-Infrared Spectral Diversity in the Kuiper Belt  " , The Astronomical Journal , bind.  115, nr .  4,April 1998, s.  1667-1670 ( DOI  10.1086 / 300299 ).
  66. Davies (2001), s.  118 .
  67. DC Jewitt, JX Luu, “  Colors and Spectra of Kuiper Belt Objects  ”, The Astronomical Journal , bind.  122, nr .  4,Oktober 2001, s.  2099-2114 ( DOI  10.1086 / 323304 ).
  68. "  Liste over centaurer og spredte diskobjekter  " , IAU: Minor Planet Center (adgang til 2. april 2007 ) .
  69. David Jewitt, “  The 1000 km Scale KBOs  ” , University of Hawaii ,2005(adgang 16. juli 2006 ) .
  70. Craig B. Agnor & Douglas P. Hamilton, “  Neptuns fangst af sin måne Triton i et binær-planet tyngdekraftsmøde  ” , Nature ,2006(adgang til 29. oktober 2007 ) .
  71. (in) DP Cruikshank, "  Triton, Pluto, Centaurs, and Trans-Neptunian Bodies  " , Space Science Reviews , vol.  116, n knogle  1-2,januar 2005, s.  421-439 ( DOI  10.1007 / s11214-005-1964-0 ).
  72. (i) Harold E. Levison og Luke Dones, "  Comet komet populationer og dynamik  " , Encyclopedia af solsystemet ,2007, s.  575-588.
  73. J. Horner, NW Evans, ME Bailey, DJ Asher, "  Befolkningen af ​​kometlignende kroppe i solsystemet  ", Månedlig meddelelse fra Royal Astronomical Society , bind.  343, nr .  4,august 2003, s.  1057-1066 ( DOI  10.1046 / j.1365-8711.2003.06714.x ).
  74. (i) P. Kalas, JR Graham Clampin MC, MP Fitzgerald , "  First Light Billeder af spredte Debris diske rundt og HD 53143 HD 139.664  " , The Astrophysical Journal , vol.  637,januar 2006, s.  L57-L60 ( resumé ).
  75. "  New Horizons mission tidslinje  " , NASA (adgang til 12. august 2007 ) .
  76. (in) Cal Fussman, "  Manden der finder planeter  " , Discover magazine ,2006(adgang til 13. august 2007 ) .
  77. "  Pan-Starrs: University of Hawaii  " ,2005(adgang til 13. august 2007 ) .
  78. (in) E. Magnier, "  Calibration of the Pan-STARRS 3π Survey  " , Astronomical Society of the Pacific ,2007(adgang til 13. august 2007 ) .
  79. "  Manøvrering flytter nye horisonter rumfartøjer mod næste potentielle mål  " ,23. oktober 2015(adgang til 5. november 2015 )
  80. "  Nye horisonter fortsætter mod et potentielt kuiperbæltemål  " ,26. oktober 2015(adgang til 5. november 2015 )
  81. "  På sporet: Nye horisonter udfører tredje KBO-målretningsmanøvre  " ,29. oktober 2015(adgang til 5. november 2015 )
  82. "  Asteroid 2014 MU69  " , The Sky Live (adgang til 11. november 2015 )
  83. Alan Stern, "  Plutos skjulte ansigter  ," For videnskab , nr .  483,januar 2018, s.  43-51.
  84. "  New Horizons Files Flight Plan for 2019 Flyby  " , Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory ,6. september 2017

Se også

Bibliografi

Relaterede artikler

eksterne links