© Владимир Каланов,
сайт "Знания-сила".

Пояс назван именем Дже́рарда Ко́йпера, выдающегося голландско-американского учёного в области планетологии, который в 1951 году предсказал существование такого по́яса, основываясь на теории происхождения планетных систем. Однако ирландский писатель и теоретик Кеннет Эджворт (Kenneth E. Edgeworth) выдвигал подобные аргументы ещё раньше, в 1943 и 1949 годы. С учётом этого обстоятельства указанную область иногда называют поясом Эджворта-Ко́йпера.

Объекты пояса Койпера

Первым свидетельством существования по́яса Ко́йпера было открытие в 1992 году с помощью новейших астрономических приборов астрономами Дэ́видом Джюитт и Джейн Луу из Гавайского университета слабого объекта 1992 QB1 - ледяного шара диаметром почти двести километров, находящегося на квазикруговой орбите на расстоянии около 50 а.е. от Солнца. В течение нескольких последующих лет было обнаружено ещё около 30 объектов, движущихся по подобным орбитам. Предлагалось даже считать планету Плутон крупнейшим членом по́яса Ко́йпера. В связи́ с этим некоторые астрономы считают неправильным относить Плутон к большим планетам. В этот момент как будто открылись шлюзы, и астрономические открытия хлынули потоком: за сравнительно короткий период были обнаружены более тысячи подобных объектов - в большинстве своем на удалении порядка семи миллиардов километров от Солнца, а некоторые - в пять раз дальше!

Пояс Эджворта-Ко́йпера (Э-К), как сегодня твёрдо установлено, имеет приплюснутую форму, простирается в области, находящейся в 30—100 а.е. от Солнца, и содержит не менее 70000 крупных объектов размерами более 10 км, сосредоточенных в слое от 30 до 50 а.е. Вероятно, есть и более отдалённые тела, расположенные за доступными для наблюдения пределами. Предполагается, что в целом тел с размером более 10 км имеется порядка десяти миллионов, а также имеется 10 миллиардов тел, размерами превышающих 1 км. Время от времени какой-либо из этих объектов теряет гравитационное равновесие с гигантскими планетами Солнечной системы, удерживающее его на своей орбите, и в результате его новая орбита оказывается на пересечении с орбитой Непту́на. В этом случае возникает высокая вероятность выхода объекта за пределы Солнечной системы. Реже его орбита сближается с гигантскими планетами или планетами земного типа. Объекты по́яса очень интересны, потому что являются остатками первых фаз жизни Солнечной системы периода планетообразования. Изучая их, можно получить много информации об условиях того времени.

Крупнейшие транснептуновые объекты

Кента́вры

Кента́вры — группа астероидов, находящихся между орбитами Юпитера и Непту́на, переходная по свойствам между астероидами главного по́яса и объектами по́яса Ко́йпера (также по некоторым свойствам похожи на кометы). Они представляют собой, по всей видимости, я́дра коме́т с коротким периодом, не могущие по этой причине происходить из далекого облака Оорта, источника коме́т с длинным периодом.

Орбиты объектов пояса Койпера

ХИРОН. Хирон — один из самых крупных из небесных кентавров. Этот объект был открыт в 1978 году, когда астроном Чарльз Коуэлл заметил его на фотопленке, экспони́рованной в процессе поиска астероидов. И поначалу он был классифицирован как астероид размером 160—200 км (по последним данным 166 км), находящийся далеко от Солнца (афелий — 18,9 а.е. от Солнца, то есть недалеко от орбиты Урана, перигелий — 8,42 а.е., то есть внутри орбиты Сатурна). Тем не менее в 1988 году заметили, что яркость Хирона значительно (почти вдвое) увеличилась. Такого не случалось ни с одним известным астероидом: явление больше подошло бы комете. Новые наблюдения 1989 года подтвердили кометную природу объекта, у которого иногда наблюдались зачаточные голова и хвост. Обратите внимание на упомянутые выше размеры. Хирон — объект кометного типа, но с необычными для коме́т размерами, которые должны быть на порядок меньше. Открытия последних лет, полученные благодаря современным телескопам, значительно увеличили количество объектов, «претендующих» оказаться кента́врами.

В настоящее время известно о существовании около 44 тысяч астероидов группы Кентавров, расположенных между орбитами Юпитера и Плутона. У Хирона, а также самой большой малой планеты в группе Кентавров — (1099) Хари́кло (диаметр Хари́кло оценивается в 258,6 ± 10,3 км) обнаружены кольца из частиц пы́ли и льда. Кроме двух кентавров, в Солнечной системе только у четырех планет (Сатурна, Юпитера, Урана и Нептуна) астрономам удалось наблюдать ко́льца.

Происхождение Кента́вров

Орбиты кента́вров порой становятся нестабильными, иными словами, считается, что эти тела не могут задерживаться в сфере влияния гигантских планет более, чем на несколько миллионов лет, после чего бывают выброшены из Солнечной системы или переходят на менее отдалённые орбиты. Поэтому эти объекты не могли образоваться в областях, где они сегодня наблюдаются, а, видимо, возникли дальше, внутри полосы́ Э-К. Кента́вры могли бы стать первыми среди новой категории объектов, определяемых как «переходные кометы» типа Хирона, имеющими небольшую и стабильную голову. Образовавшись в полосе Э-К, они были пойманы гигантскими планетами и перемещены́ к менее отдаленным областям Солнечной системы Астрономы начинают задаваться вопросом: является ли полоса Э-К местом обитания коме́т с коротким периодом или там также возникают и объекты других типов? Пытаясь найти на него ответ, они исследуют Плутон, его спутник Харон и Тритон - спутник Непту́на. Эти 3 тела очень схожи между собой и сильно отличаются от своих «соседей». У них гораздо бо́льшая в сравнении с планетами-гигантами плотность и особые орбитальные параметры. Кроме того, движение Плуто́на синхронно движению Непту́на в соотношении 3/2. Это означает, что пока Плутон дважды обходит свою орбиту вокруг Солнца, Нептун проходит по своей три раза. Возможно, эти три тела - последние уцелевшие небесные объекты, происходящие из многочисленной совокупности тел сходного типа, находящихся под влиянием сил притяжения Непту́на, который, с одной стороны, обзавелся собственным спутником - Трито́ном, а с другой - «стабилизировал» синхронность орбит системы Плутон - Харо́н, предотвратив, таким образом, их возможные столкновения с планетами-гигантами. Интересно знать, что орбита Плуто́на пересекается с орбитой Непту́на, то есть первый иногда оказывается ближе к Солнцу, чем второй. Тем не менее синхронность орбит предотвращает их столкновение.

Плути́но

Подтверждение последнему положению мы находим в орбитальных характеристиках других недавно открытых кента́вров. И действительно, многие из них имеют так же синхронные с Нептуном орбиты, как и у Плутона. Таким образом, они могут сближаться с орбитой Непту́на, не опасаясь оказаться к планете слишком близко. Кента́врам с такими характеристиками присвоили имя плути́ны: они являются как бы младшими (по размеру) братьями Плутона. У 25—30%, в отличие от других кентавров (не плути́но), которые обычно находятся дальше от Солнца, перигелий оказывается на орбите Непту́на, а их афелии сконцентрированы на уровне 39 а.е.

Орбитальный резонанс с Нептуном означает, что периоды обращения плутино вокруг Солнца составляют около полутора периодов обращения Непту́на, то есть 1,5 × 164,79 года ≈ 247 лет.

Плутино образуют внутреннюю часть по́яса Ко́йпера и составляют около четверти известных его объектов. Плутино образуют крупнейший класс резонансных транснептуновых объектов (то есть объектов, чья орбита находится в резонансе с Нептуном).

Помимо самого́ Плутона, теперь причисля́емого к классу плутино, и его спутника Харона, первый плутино, 1993 RO, был открыт 16 сентября 1993 года. Самые крупные плутино: Плутон, Орк, Иксион и Гуйя.

Другие примечательные объекты

Санта. Когда в декабре 2004 года группа Майка Брауна обнаружила в поясе Ко́йпера объект, названный Санта, удивлению астрономов не было границ: Санта оказалась ярчайшим телом, которое когда-либо видели учёные! Они сначала не знали её размеров, но полагали, что они будут превосходить размеры Плутона. Спустя три недели, в январе 2005 года, исследователи нашли Ксену, которая несомненно должна была быть больше Плуто́на. Изучая эти объекты, астрономы обнаружили неподалёку от Истера, открытого ранее, новый объект, названный Истер Банни («Пасхальный кролик»). Он казался более крупным, чем Плутон (хотя, может быть, и не был таковым). Но астрономы подумали, что открыли сразу три тела, превосходящих по размерам Плутон. В конце июля 2005 года Майк Браун участвовал в работе Международного астрономического союза, где и сообщил об открытии Санты. Через несколько дней, 28 июля, Браун получил сообщение от своего сотрудника о том, что он обнаружил новое небесное тело в поясе Ко́йпера и спросил: «Не о нём ли докладывалось на Международном астрономическом союзе?». Браун ответил: «Да, о нём!».

Се́дна. Первой трансплуто́новой глы́бой была Куаоар размером с половину Плутона. Гораздо интереснее оказалась Се́дна (меньше Плутона на 650 километров), удаленная от Солнца на 15 миллиардов километров (Плутон удален на 7 миллиардов километров). Се́дна совершает оборот вокруг Солнца за 12 тысяч лет, а увидеть её можно только за период в 200 лет. То есть, шансы обнаружить Се́дну астрономическими приборами оцениваются как 1:60. По мнению Майка Брауна, это означает, что в тех краях циркулируют не менее шестидесяти подобных тел, причем 20 из них будут крупными по размерам - может быть, даже вдвое бо́льшими, чем Меркурий или Марс! Се́дна не должна быть в том месте, где её обнаружили. Дело в том, что, с одной стороны, она никогда не подходила настолько близко к Солнцу, чтобы испытать на себе его гравитационного влияния, а с другой - она никогда не удалялась от Солнца так далеко, чтобы подвергнуться воздействию гравитационных полей ближайших звёзд. Таким образом, Се́дну можно считать как бы неподвижной, поскольку вроде нет никаких воздействий, которые бы сдвинули её с ме́ста. Создается впечатление, что она находится в том же месте, где когда-то была рождена. Следовательно, вещество Се́дны может оказаться древнейшим в Солнечной системе, и его дальнейшее исследование поможет нам лучше понять процесс формирования Солнца и планет. Некоторые астрономы считают Се́дну объектом внутренней части облака О́орта.