Dr. Vi bad ham hjælpe os med at forklare denne usædvanlige region i vores solsystem.
Kort efter, at Pluto blev opdaget af Clyde Tombaugh den 18. februar 1930, begyndte astronomer at teoretisere, at Pluto ikke var alene i det ydre solsystem. Med tiden begyndte de at postulere eksistensen af andre objekter i regionen, som de ville opdage i 1992. Kort fortalt blev eksistensen af Kuiper Belt - et stort snavs felt ved kanten af solsystemet - teoretiseret, før det blev nogensinde opdaget.
Definition:
Kuiper-bæltet (også kendt som Edgeworth – Kuiper-bæltet) er et område i solsystemet, der findes ud over de otte store planeter, der strækker sig fra Neptunus bane (30 AU) til ca. 50 AU fra solen. Det ligner asteroidebæltet, idet det indeholder mange små kroppe, alle rester fra solsystemets dannelse.
Men i modsætning til Asteroidebæltet er den meget større - 20 gange så bred og 20 til 200 gange så massiv. Som Mike Brown forklarer:
Kuiper Belt er en samling af kroppe uden for Neptuns bane, som, hvis intet andet var sket, hvis Neptun ikke var dannet, eller hvis tingene var gået lidt bedre, måske kunne de have samlet sig og dannet den næste planet ud over Neptun. Men i stedet for i solsystemets historie, da Neptune dannede det, førte det til, at disse objekter ikke var i stand til at mødes, så det er bare dette bælte af materiale ud over Neptun.
Opdagelse og navngivning:
Kort efter Tombaughs opdagelse af Pluto begyndte astronomer at overveje eksistensen af en trans-neptunisk befolkning af genstande i det ydre solsystem. Den første, der antydede dette, var Freckrick C. Leonard, der begyndte at antyde eksistensen af ”ultra-Neptuniske kroppe” ud over Pluto, som simpelthen ikke var blevet opdaget endnu.
Samme år foreslog astronom Armin O. Leuschner, at Pluto "måske er en af mange planetariske objekter i lang periode, der endnu ikke er opdaget." I 1943 i Tidsskrift for British Astronomical Association, Kenneth Edgeworth uddybte yderligere om emnet. Ifølge Edgeworth var materialet i den primære solnebula uden for Neptun for vidt fordelt til at kondensere til planeter, og kondenseret så snarere til et utal af mindre kroppe.
I 1951 i en artikel til tidsskriftet Astrofysik, at den hollandske astronom Gerard Kuiper spekulerede på en lignende skive, der var dannet tidligt i solsystemets udvikling. Lejlighedsvis vil en af disse objekter vandre ind i det indre solsystem og blive en komet. Ideen om denne "Kuiper Belt" gav mening til astronomer. Ikke kun hjalp det med at forklare, hvorfor der ikke var nogen store planeter længere ude i solsystemet, men det også praktisk indpakket mysteriet om, hvor kometer kom fra.
I 1980, i de månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society, spekulerede den uruguayanske astronom Julio Fernández i, at et kometebælte, der lå mellem 35 og 50 AU, ville være nødvendigt for at redegøre for det observerede antal kometer.
Efter opfølgningen af Fernández 'arbejde kørte et canadisk team af astronomer (team af Martin Duncan, Tom Quinn og Scott Tremaine) i 1988 en række computersimuleringer og fastlagde, at Oort-skyen ikke kunne redegøre for alle kometer i kort periode. Med et "bælte", som Fernández beskrev det, føjet til formuleringerne, matchede simuleringerne observationer.
I 1987 begyndte astronom David Jewitt (dengang på MIT) og den daværende studerende Jane Luu at bruge teleskopene ved Kitt Peak National Observatory i Arizona og Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile for at søge på det ydre solsystem. I 1988 flyttede Jewitt til Institut for Astronomi på University of Hawaii, og Luu sluttede sig senere sammen med ham for at arbejde på universitetets Mauna Kea-observatorium.
Efter fem års søgning annoncerede Jewitt og Luu den 30. august 1992 "Opdagelsen af kandidatens Kuiper-bælteobjekt" (15760) QB1 fra 1992. Seks måneder senere opdagede de en anden genstand i regionen, (181708) 1993 FW. Mange, mange flere ville følge…
I deres papir fra 1988 omtalte Tremaine og hans kolleger den hypotetiske region ud over Neptun som "Kuiper Belt", tilsyneladende på grund af det faktum, at Fernández brugte ordene "Kuiper" og "comet belt" i indledningen af sit papir. Mens dette har været det officielle navn, bruger astronomer undertiden det alternative navn Edgeworth-Kuiper bælte for at ærede Edgeworth for hans tidligere teoretiske arbejde.
Nogle astronomer er imidlertid gået så langt som at hævde, at ingen af disse navne er korrekte. F.eks. Hævdede Brian G. Marsden - en britisk astronom og mangeårig direktør for Minor Planet Center (MPC) ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics - at "Hverken Edgeworth eller Kuiper skrev om noget fjernt som det, vi ser nu, men Fred Whipple (den amerikanske astronom, der kom med ”komethypotesen” beskidt snebold) gjorde ”.
Desuden kommenterede David Jewitt, at "Hvis noget… Fernández næsten næsten fortjener æren for at forudsige Kuiper Belt." På grund af kontroversen forbundet med dens navn, anbefales udtrykket trans-Neptunian objekt (TNO) til objekter i bæltet af flere videnskabelige grupper. Imidlertid betragtes dette som utilstrækkeligt af andre, da dette kan betyde ethvert objekt ud over Neptuns bane og ikke kun objekter i Kuiper Belt.
Sammensætning:
Der er blevet fundet mere end tusind objekter i Kuiper Belt, og det er teoretiseret, at der er så mange som 100.000 objekter, der er større end 100 km i diameter. I betragtning af deres lille størrelse og ekstreme afstand fra Jorden er den kemiske sammensætning af KBO'er meget vanskelige at bestemme.
Imidlertid har spektrografiske undersøgelser udført af regionen siden dens opdagelse generelt indikeret, at dens medlemmer primært er sammensat af is: en blanding af lette kulbrinter (såsom metan), ammoniak og vandis - en sammensætning, de deler med kometer. Indledende undersøgelser bekræftede også en bred vifte af farver blandt KBO'er, der spænder fra neutral grå til dyb rød.
Dette antyder, at deres overflader er sammensat af en lang række forbindelser, fra beskidte is til kulbrinter. I 1996 Robert Robert Brown et al. opnåede spektroskopiske data om KBO 1993 SC, hvilket afslørede, at dens overfladesammensætning var markant svarende til Plutos såvel som Neptuns måne Triton, der havde store mængder metanis.
Vandis er blevet påvist i flere KBO'er, herunder 1996 TO66, 38628 Huya og 20000 Varuna. I 2004, Mike Brown et al. bestemte eksistensen af krystallinsk vandis og ammoniakhydrat på en af de største kendte KBO'er, 50000 Quaoar. Begge disse stoffer ville være blevet ødelagt i løbet af solsystemets alder, hvilket antyder, at Quaoar for nylig var blevet genopstået, enten ved intern tektonisk aktivitet eller ved meteoritpåvirkninger.
At holde Pluto-selskabet ude i Kuiper-bæltet er mange andre objekter, der er værd at nævne. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus og Eris er alle store iskrop i bæltet. Flere af dem har endda deres egne måner. Disse er alle enormt langt væk, og alligevel meget inden for rækkevidde.
Udforskning:
Den 19. januar 2006 lancerede NASA Nye horisonter rumsonde med henblik på at studere Pluto, dens måner og en eller to andre Kuiper Belt-objekter. Fra 15. januar 2015 begyndte rumfartøjet sin tilgang til dværgplaneten og forventes at foretage en flyby inden den 14. juli 2015. Når det når området, forventer astronomer også flere interessante fotografier af Kuiper Belt.
Endnu mere spændende er det faktum, at undersøgelser af andre solsystemer tyder på, at vores solsystem ikke er unikt. Siden 2006 har der været andre ”Kuiper-bælter” (dvs. iskolde affaldsremme) opdaget omkring ni andre stjernesystemer. Disse ser ud til at falde i to kategorier: brede bælter med radier på over 50 AU og smalle bælter (som vores eget Kuiper Belt) med radier på mellem 20 og 30 AU og relativt skarpe grænser.
Ifølge infrarøde undersøgelser antages det, at anslået 15-20% af stjerner af soltype har massive Kuiper-Belt-lignende strukturer. De fleste af disse ser ud til at være forholdsvis unge, men to stjernersystemer - HD 139664 og HD 53143, som blev observeret af Hubble-rumteleskopet i 2006 - skønnes at være 300 millioner år gamle.
Kuiper Belt er meget uudforsket og er kilden til mange kometer og antages at være oprindelsespunktet for alle periodiske eller kortvarige kometer (dvs. dem med en bane, der varer 200 år eller mindre). Den mest berømte af disse er Halley's Comet, der har været aktiv i de sidste 16.000-200.000 år.
Kuiper Beltes fremtid:
Da han oprindeligt spekulerede om eksistensen af et bælte af objekter ud over Neptun, indikerede Kuiper, at et sådant bælte sandsynligvis ikke eksisterede mere. Efterfølgende opdagelser har naturligvis vist sig at være forkert. Men en ting, som Kuiper helt sikkert havde ret i, var tanken om, at disse trans-neptuniske objekter ikke vil vare evigt. Som Mike Brown forklarer:
Vi kalder det et bælte, men det er et meget bredt bælte. Det er noget i størrelsesordenen 45 grader på tværs af himlen - dette store skår af materiale, der lige er blevet churned og churned af Neptune. Og i disse dage, i stedet for at lave en større og større krop, kolliderer de bare og langsomt slibes ned i støv. Hvis vi kommer tilbage om endnu hundrede millioner år, er der ingen Kuiper Belt tilbage.
I betragtning af potentialet for opdagelse, og hvad en tæt undersøgelse kunne lære os om vores solsystemers tidlige historie, ser mange forskere og astronomer frem til dagen, hvor vi kan undersøge Kuiper Belt mere detaljeret. Her håber, at Nye horisonter mission er bare begyndelsen på fremtidige årtier med forskning i denne mystiske region!
Vi har mange interessante artikler her på Space Magazine om emnet om det ydre solsystem og Trans-Neptunion Objects (TNOs).
Og sørg for at tjekke denne artikel på planeten Eris, den seneste dværgplanet og den største TNO, der er opdaget.
Og astronomer forventer at finde yderligere to store planeter i vores solsystem.
Space Magazine har også et interview i fuld længde med Mike Brown fra Caltech.
Podcast (lyd): Download (Varighed: 4:28 - 4.1MB)
Abonner: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (video): Download (82,7MB)
Abonner: Apple Podcasts | Android | RSS
