VàNH ĐAI KUIPER Là Gì?

Send

Tiến sĩ Chúng tôi đã yêu cầu anh ấy giúp chúng tôi giải thích khu vực bất thường này trong hệ mặt trời của chúng tôi.

Ngay sau khi Sao Diêm Vương được Clyde Tombaugh phát hiện vào ngày 18 tháng 2 năm 1930, các nhà thiên văn học bắt đầu đưa ra giả thuyết rằng Sao Diêm Vương không đơn độc trong Hệ Mặt Trời bên ngoài. Theo thời gian, họ bắt đầu dự đoán sự tồn tại của các vật thể khác trong khu vực mà họ sẽ khám phá vào năm 1992. Nói tóm lại, sự tồn tại của Vành đai Kuiper - một mảnh vụn lớn ở rìa Hệ Mặt trời - đã được lý thuyết hóa trước khi nó được đưa ra từng được phát hiện.

Định nghĩa:

Vành đai Kuiper (còn được gọi là Vành đai Kuiper Edgeworth) là một khu vực của Hệ Mặt trời tồn tại ngoài tám hành tinh lớn, kéo dài từ quỹ đạo của Sao Hải Vương (ở 30 AU) đến khoảng 50 AU từ Mặt trời. Nó tương tự như vành đai tiểu hành tinh, trong đó nó chứa nhiều vật thể nhỏ, tất cả tàn dư từ sự hình thành Hệ mặt trời.

Nhưng không giống như Vành đai tiểu hành tinh, nó lớn hơn nhiều - rộng gấp 20 lần và lớn gấp 20 đến 200 lần. Như Mike Brown giải thích:

Vành đai Kuiper là một tập hợp các cơ thể nằm ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương, nếu không có gì khác xảy ra, nếu Sao Hải Vương không hình thành hoặc nếu mọi thứ trở nên tốt hơn một chút, có lẽ chúng có thể tự mình đến với nhau và hình thành hành tinh tiếp theo ngoài sao Hải Vương. Nhưng thay vào đó, trong lịch sử của hệ mặt trời, khi sao Hải Vương hình thành, nó đã dẫn đến những vật thể này không thể kết hợp với nhau, vì vậy nó chỉ là vành đai vật chất này vượt ra ngoài sao Hải Vương.

Khám phá và đặt tên:

Ngay sau khi khám phá ra sao Diêm Vương Tomb Tomb, các nhà thiên văn học bắt đầu suy ngẫm về sự tồn tại của một quần thể vật thể xuyên sao Hải Vương trong Hệ Mặt trời bên ngoài. Người đầu tiên gợi ý điều này là Freckrick C. Leonard, người bắt đầu cho thấy sự tồn tại của các cơ thể siêu sao Hải Vương, vượt ra ngoài Sao Diêm Vương mà chưa được khám phá.

Cùng năm đó, nhà thiên văn học Armin O. Leuschner cho rằng Sao Diêm Vương có thể là một trong nhiều vật thể hành tinh dài hạn chưa được khám phá. Năm 1943, trong Tạp chí của Hiệp hội Thiên văn học Anh, Kenneth Edgeworth tiếp tục giải thích về chủ đề này. Theo Edgeworth, vật chất trong tinh vân mặt trời nguyên thủy ngoài Sao Hải Vương được đặt cách nhau quá rộng để ngưng tụ thành các hành tinh, và do đó ngưng tụ thành vô số các vật thể nhỏ hơn.

Năm 1951, trong một bài viết cho tạp chí Vật lý thiên văn, nhà thiên văn học người Hà Lan Gerard Kuiper đã suy đoán về một đĩa tương tự đã hình thành sớm trong quá trình tiến hóa của Hệ mặt trời. Thỉnh thoảng, một trong những vật thể này sẽ lang thang vào Hệ Mặt trời bên trong và trở thành sao chổi. Ý tưởng về chiếc đai Ku Kuiper này có ý nghĩa với các nhà thiên văn học. Nó không chỉ giúp giải thích tại sao không có các hành tinh lớn hơn nữa trong Hệ Mặt Trời, nó còn thuận tiện gói gọn bí ẩn về nơi sao chổi đến từ đâu.

Năm 1980, trong Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia, nhà thiên văn học người Uruguay Julio Fernández đã suy đoán rằng một vành đai sao chổi nằm trong khoảng từ 35 đến 50 AU sẽ được yêu cầu để tính số lượng sao chổi quan sát được.

Theo dõi công việc của Fernández, năm 1988, một nhóm các nhà thiên văn học người Canada (nhóm của Martin Duncan, Tom Quinn và Scott Tremaine) đã chạy một số mô phỏng máy tính và xác định rằng đám mây Oort không thể giải thích cho tất cả các sao chổi trong thời gian ngắn. Với một vành đai của người Hồi giáo, như Fernández đã mô tả nó, được thêm vào các công thức, các mô phỏng phù hợp với các quan sát.

Năm 1987, nhà thiên văn học David Jewitt (lúc đó tại MIT) và sinh viên tốt nghiệp Jane Lưu bắt đầu sử dụng kính viễn vọng tại Đài quan sát quốc gia Kitt Peak ở Arizona và Đài thiên văn liên Mỹ Cerro Tololo ở Chile để tìm kiếm Hệ mặt trời bên ngoài. Năm 1988, Jewitt chuyển đến Viện Thiên văn học tại Đại học Hawaii, và sau đó, ông đã cùng ông đến làm việc tại đài thiên văn Đại học Mauna Kea.

Sau năm năm tìm kiếm, vào ngày 30 tháng 8 năm 1992, Jewitt và Lưu đã công bố khám phá về khám phá của ứng cử viên vành đai Kuiper đối tượng (15760) 1992 QB1. Sáu tháng sau, họ phát hiện ra một vật thể thứ hai trong khu vực, (181708) 1993 FW. Nhiều, nhiều nữa sẽ theo dõi

Trong bài báo năm 1988 của họ, Tremaine và các đồng nghiệp của ông đã đề cập đến khu vực giả thuyết ngoài Sao Hải Vương là Vành đai Kuiper, dường như do thực tế rằng Fernández đã sử dụng từ ngữ Ku Kuiper và đai comet vành đai trong câu mở đầu của bài báo. Trong khi đây vẫn là tên chính thức, các nhà thiên văn học đôi khi sử dụng tên thay thế Edgeworth-vành đai Kuiper để ghi nhận Edgeworth cho công trình lý thuyết trước đây của ông.

Tuy nhiên, một số nhà thiên văn học đã đi xa đến mức tuyên bố rằng cả hai tên này đều không đúng. Ví dụ, Brian G. Marsden - một nhà thiên văn học người Anh và là giám đốc lâu năm của Trung tâm Hành tinh nhỏ (MPC) tại Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian - đã tuyên bố rằng, Ne Ne Edgeworth và Kuiper đã viết về bất cứ điều gì từ xa như những gì chúng ta đang thấy, nhưng Fred Whoop (nhà thiên văn học người Mỹ đã đưa ra giả thuyết về sao chổi bẩn tuyết bẩn bẩn) đã làm điều đó.

Hơn nữa, David Jewitt đã nhận xét rằng, nếu có bất cứ điều gì, thì bất cứ điều gì, hầu hết đều xứng đáng với sự dự đoán của Vành đai Kuiper. Do những tranh cãi liên quan đến tên của nó, thuật ngữ đối tượng xuyên sao Hải Vương (TNO) được khuyến nghị cho các đối tượng trong vành đai bởi một số nhóm khoa học. Tuy nhiên, điều này được coi là không đủ bởi những người khác, vì điều này có thể có nghĩa là bất kỳ vật thể nào nằm ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương, và không chỉ các vật thể trong Vành đai Kuiper.

Thành phần:

Đã có hơn một nghìn vật thể được phát hiện trong Vành đai Kuiper, và nó đưa ra giả thuyết rằng có tới 100.000 vật thể có đường kính lớn hơn 100 km. Với kích thước nhỏ và khoảng cách cực xa so với Trái đất, cấu trúc hóa học của KBO rất khó xác định.

Tuy nhiên, các nghiên cứu về quang phổ học được tiến hành trong khu vực kể từ khi phát hiện ra nó thường chỉ ra rằng các thành viên của nó chủ yếu bao gồm các ices: hỗn hợp các hydrocacbon nhẹ (như metan), amoniac và nước đá - một chế phẩm mà chúng chia sẻ với sao chổi. Các nghiên cứu ban đầu cũng xác nhận một loạt các màu sắc giữa các KBO, từ màu xám trung tính đến màu đỏ đậm.

Điều này cho thấy rằng bề mặt của chúng bao gồm một loạt các hợp chất, từ ices bẩn đến hydrocarbon. Năm 1996, Robert H. Brown và cộng sự. thu được dữ liệu quang phổ trên KBO 1993 SC, cho thấy thành phần bề mặt của nó tương tự như sao Diêm Vương, cũng như mặt trăng sao Hải Vương Triton, sở hữu một lượng lớn băng metan.

Nước đá đã được phát hiện trong một số KBO, bao gồm cả 1996 ĐẾN₆₆, 38628 Huya và 20000 Varuna. Năm 2004, Mike Brown và cộng sự. xác định sự tồn tại của nước đá kết tinh và amoniac hydrat trên một trong những KBO lớn nhất được biết đến, 50000 Quaoar. Cả hai chất này sẽ bị phá hủy trong thời đại của Hệ mặt trời, cho thấy Quaoar gần đây đã xuất hiện trở lại, do hoạt động kiến tạo bên trong hoặc do tác động của thiên thạch.

Giữ công ty Pluto trong vành đai Kuiper, là nhiều đối tượng khác đáng được đề cập. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus và Eris đều là những cơ quan băng giá lớn trong Vành đai. Một số trong số họ thậm chí có mặt trăng của riêng mình. Đây là tất cả rất xa, và, rất nhiều trong tầm tay.

Thăm dò:

Vào ngày 19 tháng 1 năm 2006, NASA đã ra mắt Những chân trời mới thăm dò không gian để nghiên cứu Sao Diêm Vương, các mặt trăng của nó và một hoặc hai vật thể khác của Vành đai Kuiper. Kể từ ngày 15 tháng 1 năm 2015, tàu vũ trụ bắt đầu tiếp cận hành tinh lùn và dự kiến sẽ bay vào ngày 14 tháng 7 năm 2015. Khi đến khu vực này, các nhà thiên văn học cũng mong đợi một số bức ảnh thú vị về Vành đai Kuiper.

Điều thú vị hơn nữa là thực tế là các cuộc khảo sát về các hệ mặt trời khác chỉ ra rằng Hệ mặt trời của chúng ta không phải là duy nhất. Kể từ năm 2006, đã có những chiếc đai khác của Ku Kuiper Belts (ví dụ: vành đai mảnh vụn băng giá) được phát hiện xung quanh chín hệ thống sao khác. Chúng dường như rơi vào hai loại: đai rộng, với bán kính trên 50 AU và đai hẹp (như Vành đai Kuiper của chúng ta) với bán kính từ 20 đến 30 AU và ranh giới tương đối sắc nét.

Theo các khảo sát hồng ngoại, ước tính 15-20% các ngôi sao kiểu mặt trời được cho là có cấu trúc khổng lồ giống như vành đai Kuiper. Hầu hết trong số chúng có vẻ khá trẻ, nhưng hai hệ sao - HD 139664 và HD 53143, được quan sát bởi Kính viễn vọng Không gian Hubble năm 2006 - được ước tính là 300 triệu năm tuổi.

Tuyệt vời và chưa được khám phá, Vành đai Kuiper là nguồn gốc của nhiều sao chổi và được cho là điểm xuất phát của tất cả các sao chổi định kỳ hoặc ngắn hạn (tức là những sao có quỹ đạo kéo dài 200 năm hoặc ít hơn). Nổi tiếng nhất trong số này là Halley Lần Comet, đã hoạt động trong 16.000200200.000 năm qua.

Tương lai của Vành đai Kuiper:

Khi ban đầu suy đoán về sự tồn tại của một vành đai các vật thể ngoài Sao Hải Vương, Kuiper chỉ ra rằng một vành đai như vậy có lẽ không còn tồn tại nữa. Tất nhiên, những khám phá tiếp theo đã chứng minh điều này là sai. Nhưng một điều mà Kuiper chắc chắn đã đúng là ý tưởng rằng những Vật thể xuyên sao Hải Vương này đã chiến thắng mãi mãi. Như Mike Brown giải thích:

Chúng tôi gọi nó là một vành đai, nhưng nó là một vành đai rất rộng. Nó có một cái gì đó giống như 45 độ trên bầu trời - một khối lớn vật chất mà Lôn vừa bị Hải Vương khuấy động và khuấy động. Và những ngày này, thay vì tạo ra một cơ thể lớn hơn và to hơn, họ lại chỉ va chạm và từ từ nghiền nát thành cát bụi. Nếu chúng ta quay trở lại sau một trăm triệu năm nữa, sẽ không còn Vành đai Kuiper nào nữa.

Với tiềm năng khám phá và những gì kiểm tra gần gũi có thể dạy chúng ta về lịch sử ban đầu của Hệ Mặt trời, nhiều nhà khoa học và nhà thiên văn học mong chờ ngày chúng ta có thể kiểm tra Vành đai Kuiper chi tiết hơn. Ở đây, Hy vọng rằng Những chân trời mới Nhiệm vụ chỉ là khởi đầu của nhiều thập kỷ nghiên cứu trong tương lai về khu vực bí ẩn này!

Chúng tôi có nhiều bài viết thú vị ở đây tại Tạp chí Vũ trụ về chủ đề trên Hệ mặt trời bên ngoài và các vật thể xuyên sao băng (TNOs).

Và hãy chắc chắn kiểm tra bài viết này về hành tinh Eris, hành tinh lùn mới nhất và TNO lớn nhất được phát hiện.

Và các nhà thiên văn học đang mong đợi khám phá thêm hai hành tinh lớn trong Hệ Mặt trời của chúng ta.

Tạp chí Vũ trụ cũng có một cuộc phỏng vấn đầy đủ với Mike Brown từ Caltech.