Neptunuksen jättiläisen takana on alue, joka on täynnä jäisiä kappaleita. Kuiperin vyönä tunnettu kylmä alue sisältää biljoonia esineitä – varhaisen aurinkokunnan jäännöksiä.
Vuonna 1943 tähtitieteilijä Kenneth Edgeworth ehdotti komeettoja ja suurempia ruumiita Neptunuksen ulkopuolella. Ja vuonna 1951 tähtitieteilijä Gerard Kuiper ennusti jäisten esineiden vyön olemassaolon aurinkokunnan takareunassa. Nykyään parin ennustamat renkaat tunnetaan nimellä Kuiper Belt tai Edgeworth-Kuiper Belt.
Massiivisesta koostaan huolimatta Kuiper Belt löydettiin vasta vuoteen 1992 mennessä tähtitieteilijöiden Dave Jewittin ja Jane Luun toimesta. NASA: n mukaan pari oli ”skannannut taivaita etsimällä himmeitä esineitä Neptunuksen ulkopuolelta” vuodesta 1987. He nimeivät ensimmäisen havaitsemansa objektin Smiley-muotoon, mutta myöhemmin se luetteloitiin nimellä ”1992 QB1”.
Siitä lähtien tähtitieteilijät ovat löytäneet useita kiehtovia Kuiperin vyön esineitä ja potentiaalisia planeettoja alueen sisällä. NASA: n New Horizons -tehtävä paljastaa edelleen aiemmin piilotettuja planeettoja ja esineitä, mikä auttaa tutkijoita oppimaan lisää tästä ainutlaatuisesta aurinkokunnan pyhäinjäännöksestä.
Kuiperin vyöhykkeen muodostuminen
Kun aurinkokunta muodostui, suuri osa kaasusta, pölystä ja kivistä veti yhteen muodostaen auringon ja planeetat. Sitten planeetat pyyhkäisivät suurimman osan jäljellä olevista roskista aurinkoon tai ulos aurinkokunnasta. Mutta aurinkokunnan reunalla olevat esineet olivat riittävän kaukana välttääkseen paljon suurempien planeettojen, kuten Jupiterin, painovoimat ja onnistuivat siten pysymään paikoillaan, kun he kiertivät hitaasti aurinkoa. Kuiperin vyö ja maanmiehensä, kaukaisempi ja pallomaisempi Oortin pilvi, sisältävät aurinkokunnan alusta jääneet jäännökset ja voivat tarjota arvokasta tietoa sen syntymästä.
Mukaan Nizzan malliin – yksi ehdotetuista aurinkokunnan muodostumismalleista – Kuiperin vyö on saattanut muodostua lähempänä aurinkoa, lähellä paikkaa, jossa Neptune kiertää nyt. Tässä mallissa planeetat harjoittivat monimutkaista tanssia Neptunuksen ja Uranuksen vaihtaessa paikkoja ja liikkuen ulospäin, poispäin auringosta. Kun planeetat siirtyivät kauemmaksi auringosta, niiden painovoima on saattanut kuljettaa monia Kuiperin vyön esineitä mukanaan, paimentamalla pieniä esineitä edessä jääjättien siirtyessä. Tämän seurauksena monet Kuiperin vyön kohteista siirrettiin alueelta, johon ne luotiin, aurinkokunnan kylmempään osaan.
Kuiperin vyöhykkeen kaikkein täynnä oleva alue on välillä 42 ja 48 kertaa maapalloa ” Etäisyys auringosta. Tämän alueen kohteiden kiertorata pysyy suurimmaksi osaksi vakaana, vaikka joidenkin kohteiden suunta on joskus hieman muuttunut, kun ne ajautuvat liian lähelle Neptunusta.
Tutkijoiden arvion mukaan tuhannet ruumiit halkaisijaltaan yli 100 km (62 mailia) kulkee auringon ympäri tämän vyön sisällä, samoin kuin biljoonia pienempiä esineitä, joista monet ovat lyhytaikaisia komeettoja. Alueella on myös useita kääpiöplaneettoja – pyöreät maailmat ovat liian suuria asteroidiksi katsomiseksi mutta liian pieni, jotta sitä ei voida pitää planeettana.
Kuiperin vyöobjektit
Pluto oli ensimmäinen todellinen Kuiper Belt -objekti (KBO), vaikka tuolloin tiedemiehet eivät tunnistaneet sitä sellaisenaan muita KBO: ita löydettiin. Kun Jewitt ja Luu löysivät Kuiperin vyön, tähtitieteilijät huomasivat pian, että Neptunuksen takana oleva alue oli täynnä jäisiä kiviä ja pieniä maailmoja.
Sedna, KBO, joka on noin kolme neljäsosaa Pluton koosta, oli löydetty vuonna 2004. Se on niin kaukana auringosta, että yhden kiertoradan tekeminen kestää noin 10 500 vuotta.Sedna on noin 1170 mailia (1770 km) leveä ja kiertää aurinkoa eksentrisellä kiertoradalla, joka vaihtelee 8 miljardin mailin (12,9 miljardin) välillä. km) ja 84 miljardia mailia (135 miljardia km).
”Aurinko näyttää niin pieneltä tältä etäisyydeltä, että voisit estää sen kokonaan nastan pään kanssa”, Mike Brown, tähtitieteilijä Kalifornian teknillinen instituutti, joka löysi tämän ja useita muita Kuiper Belt -objekteja, sanoi lausunnossaan.
Heinäkuussa 2005 tähtitieteilijät löysivät Eriksen, KBO: n, joka on hieman Plutoa pienempi. Eris kiertää aurinkoa noin kerran 580 vuoden välein matkustaessaan melkein sata kertaa kauemmas auringosta kuin Maa. Sen löytö paljasti joillekin tähtitieteilijöille ongelman luokitella Pluto täysimittaiseksi planeetaksi. Kansainvälisen tähtitieteellisen liiton (IAU) vuoden 2006 määritelmän mukaan planeetan on oltava riittävän suuri Pluto ja Eris, joita ympäröivät Kuiperin vyö, eivät selvästikään ole tehneet niin. Tämän seurauksena IAU luokitteli Pluto, Eris ja suurimman asteroidin Ceres kääpiöplaneetoiksi vuonna 2006. Kaksi kääpiö planeettaa, Haumea ja Makemake, löydettiin Kuiperin vyöhykkeeltä vuonna 2008.
Tähtitieteilijät harkitsevat nyt Haumean asemaa kääpiö planeettana. Vuonna 2017, kun esine kulki Maan ja kirkkaan tähden välillä, tutkijat tajusivat, että se on enemmän pitkänomainen kuin pyöreä. Pyöreys on yksi kääpiöplaneetan kriteereistä IAU: n määritelmän mukaan. Haumean pitkänomainen muoto voi johtua sen nopeasta pyörimisestä; päivä kohteella kestää vain noin neljä tuntia.
”En tiedä, muuttaako tämä määritelmää”, Santos Sanz, astronomi Instituto de Astrofísica de Andalucíassa Granadassa, Espanjassa, kertoi. Space.com. ”Luulen kyllä, mutta todennäköisesti se vie aikaa.”
Yhdeksän planeetta
Yhdeksän planeetta on hypoteettinen maailma, jonka uskotaan kiertävän aurinkoa etäisyydellä, joka on noin 600 kertaa kauemmas auringosta kuin maapallon kiertorata, ja noin 20 kertaa kauempana kuin Neptunuksen kiertorata. (Neptunuksen kiertorata on lähimmässä kohdassaan 2,7 miljardia mailia auringosta.)
Tutkijat eivät ole todellakaan nähneet Yhdeksän planeettaa. Sen olemassaolon päättelivät gravitaatiovaikutukset, jotka havaittiin muihin Kuiperin vyön kohteisiin. Tutkijat Mike Brown ja Konstantin Batygin Kalifornian tekniikan instituutista Pasadenassa kuvasivat yhdeksän planeetan todisteita Astronomical Journal -lehdessä vuonna 2016 julkaistussa tutkimuksessa.
Jos siellä on toinen maailma, tähtitieteilijät Scott Sheppard, Washington DC: n Carnegie-tiedeinstituutti ja Pohjois-Arizonan yliopiston Chadwick Trujillo todennäköisesti löytävät sen pian. Pari on viettänyt viimeiset kuusi vuotta työskennellessään syvimpien himmeiden esineiden tutkimiseen aurinkokunnan reunalla ehdotettuaan Planet X: n, pienen kääpiö planeetan Pluton takana, olemassaoloa vuonna 2014.
Joten Toistaiseksi Sheppard ja Trujillo ovat löytäneet 62 kaukana olevaa kohdetta, jotka muodostavat noin 80 prosenttia kaikista järjestelmän reunalla olevista. Viime vuonna kaksi löydettyä kääpiöplaneetta 2015 TG387, lempinimeltään ”Koblin”, ja kaikkien aikojen kauimmin raportoitu KBO, vuoden 2018 VG18, lempinimeltään ”FarOut”. Helmikuussa 2019 Sheppard ilmoitti epävirallisesti löytävänsä vielä kauemmas kohteen, joka tunnetaan epävirallisesti nimellä ”FarFarOut”.
”Nämä kaukaiset kohteet ovat kuin leivänmuruja, jotka johtavat meidät Planeetta X: lle”, Sheppard sanoi lausunnossaan. ”Mitä enemmän heitä löydämme, sitä paremmin voimme ymmärtää ulkoisen aurinkokunnan ja mahdollisen planeetan, jonka uskomme muokkaavan heidän kiertoratojaan – löytö, joka määrittelee uudelleen tietämyksemme aurinkokunnan evoluutiosta.”
Vierailu New Horizonsista
Pienen koon ja etäisyyden vuoksi Kuiperin vyöobjektit ovat haaste havaita maapallolta. NASA: n avaruuspohjaisen Spitzer-teleskoopin mittaukset ovat auttaneet naulaamaan suurimpien esineiden koot.
Saadakseen paremman näkemyksen näistä aurinkokunnan syntymästä peräisin olevista kaukosääteistä NASA käynnisti New Horizons -tehtävä. Avaruusalus saavutti Pluton vuonna 2015 ja jatkoi tavoitteenaan tutkia useita KBO: ta. 1.1.2019 New Horizons lensi Kuiper Belt -objektin nimeltään 2014 MU69.
Ensimmäiset MU69: stä otetut kuvat ehdottivat lumiukon kaltaista kokoonpanoa, jossa oli kaksi pyöreää palloa kiinni. Nämä kuvat näyttivät vahvistavan kivien kasvun ajatuksen – planeetan muodostumisen teoria, joka viittaa siihen, että aurinkokunnan pienet kiviset ja jäiset kappaleet vetävät hitaasti yhteen painovoiman avulla.
Kuukausi lentämisen jälkeen julkaistut kuvat ehdotti, että pari oli tasaisempi kuin alun perin ajateltiin, enemmän kuin kaksi hampurilaispihviä kuin lumipalloja. Niiden muodostuminen on edelleen mysteeri.
”Uudet kuvat luovat tieteellisiä pulmia siitä, kuinka tällainen esine jopa muodostuu”, New Horizonsin päätutkija Alan Stern sanoi lausunnossaan. ”Emme ole koskaan nähneet tällaista kiertävää auringon ympäri.”
MU69 ei ehkä ole viimeinen kohde, jolla New Horizons vierailee. Joukkue on jo sanonut, että avaruusaluksella on tarpeeksi polttoainetta toisen KBO: n lentämiseen. NASA olisi hyväksyttävä laajennettu operaatio, mutta toisen objektin vierailu auttaisi tutkijoita saamaan laajemman käsityksen Kuiperin vyöstä.
