Bortom gasjätten Neptun ligger en region i rymden fylld med isiga kroppar. Kallat som Kuiperbältet, rymmer denna kyliga yta biljoner objekt – rester av det tidiga solsystemet.

År 1943 föreslog astronom Kenneth Edgeworth kometer och större kroppar skulle kunna existera bortom Neptunus. Och 1951 förutspådde astronomen Gerard Kuiper förekomsten av ett bälte med isiga föremål längst ut i solsystemet. Idag är ringarna som paret förutsäger kända som Kuiperbältet eller Edgeworth-Kuiperbältet.

Trots sin enorma storlek upptäcktes Kuiperbältet inte förrän 1992 av astronomerna Dave Jewitt och Jane Luu. Enligt NASA hade paret ”tappert skannat himlen på jakt efter svaga föremål bortom Neptunus” sedan 1987. De kallade det första föremålet de såg ”Smiley” men det katalogiserades senare som ”1992 QB1.”

Sedan dess har astronomer upptäckt flera spännande Kuiper Belt-objekt och potentiella planeter i regionen. NASA: s New Horizons-uppdrag fortsätter att avslöja tidigare dolda planeter och föremål, vilket hjälper forskare att lära sig mer om denna unika solsystemsrelik.

Bildning av kuiperbälte

När solsystemet bildades drogs mycket av gasen, dammet och stenarna samman för att bilda solen och planeterna. Planeterna svepte sedan det mesta av återstående skräp i solen eller ut ur solsystemet. Men föremål vid kanten av solsystemet var tillräckligt långt borta för att undvika gravitationskraften till de mycket större planeterna som Jupiter, och lyckades därför stanna kvar när de långsamt kretsade runt solen. Kuiperbältet och dess landsmän, det mer avlägsna och sfäriska Oortmolnet, innehåller kvarvarande rester från början av solsystemet och kan ge värdefull insikt i dess födelse.

Enligt till Nice-modellen – en av de föreslagna modellerna för bildandet av solsystemet – kan Kuiperbältet ha bildats närmare solen, nära där Neptunus nu kretsar. I den här modellen engagerade planeterna sig i en detaljerad dans, där Neptunus och Uranus bytte plats och rör sig utåt, bort från solen. När planeterna rörde sig längre bort från solen kan deras tyngdkraft ha medfört många av Kuiper Belt-föremålen med sig och gjorda de små föremålen framåt när isjättarna vandrade. Som ett resultat flyttades många av Kuiper Belt-objekten från regionen de skapades till i den kallare delen av solsystemet.

Den mest trånga delen av Kuiper Belt är mellan 42 och 48 gånger jorden ” s avstånd från solen. Objektens bana i denna region förblir för det mesta stabil, även om vissa objekt ibland har förändrats något när de driver för nära Neptun.

Forskare uppskattar att tusentals kroppar mer än 100 km (62 miles) i diameter rör sig runt solen inom detta bälte, tillsammans med biljoner mindre föremål, varav många är korta kometer. Regionen innehåller också flera dvärgplaneter – runda världar för stora för att kunna betraktas som asteroider. men för liten för att kvalificera sig som en planet.

Kuiper Belt-objekt

Pluto var det första sanna Kuiper Belt-objektet (KBO) som kunde ses, även om forskare vid den tiden inte kände igen det som sådant tills andra KBO upptäcktes. När Jewitt och Luu upptäckte Kuiperbältet såg astronomer snart att regionen bortom Neptunus var full av isiga stenar och små världar.

Sedna, en KBO som är ungefär tre fjärdedelar lika stor som Pluto, var upptäcktes 2004. Det är så långt ifrån solen det tar ungefär 10 500 år att ta en enda bana. Sedna är cirka 1 100 mil (1770 km) bred och cirklar solen i en excentrisk bana som sträcker sig mellan 8 miljarder miles (12,9 miljarder km) och 135 miljarder km.

”Solen verkar så liten från det avståndet att du helt kan blockera den med en tapphuvud,” Mike Brown, en astronom vid California Institute of Technology som upptäckte detta och flera andra Kuiper Belt-objekt, sa i ett uttalande.

I juli 2005 upptäckte astronomer Eris, en KBO som är något mindre än Pluto. Eris kretsar runt solen ungefär var 580 år och reser nästan 100 gånger längre från solen än jorden gör. Upptäckten avslöjade för vissa astronomer problemet med att kategorisera Pluto som en fullskaleplanet. Enligt International Astronomical Union (IAU): s definition från 2006 måste en planet vara tillräckligt stor för att Pluto och Eris, omgiven av Kuiperbältet, hade uppenbarligen misslyckats med att göra det. Som ett resultat omklassificerades Pluto, Eris och den största asteroiden, Ceres, 2006 av IAU till dvärgplaneter. Ytterligare två dvärgplaneter, Haumea och Makemake, upptäcktes i Kuiperbältet 2008.

Astronomer omprövar nu Haumeas status som en dvärgplanet. År 2017, när objektet passerade mellan jorden och en ljus stjärna, insåg forskare att det är mer långsträckt än runt. Rundhet är ett av kriterierna för en dvärgplanet, enligt IAU: s definition. Haumeas långsträckta form kan vara ett resultat av dess snabba snurrning; en dag på objektet varar bara cirka fyra timmar.

”Jag vet inte om detta kommer att ändra definitionen,” sa Santos Sanz, astronom vid Instituto de Astrofísica de Andalucía i Granada, Spanien. Space.com. ”Jag tror förmodligen ja, men förmodligen tar det tid.”

Planet Nine

Planet Nine är en hypotetisk värld som tros kretsa kring solen på ett avstånd som är ungefär 600 gånger längre från solen än jordens omlopp, och cirka 20 gånger längre ut än Neptuns bana. (Neptuns bana ligger 2,7 miljarder mil från solen vid dess närmaste punkt.)

Forskare har faktiskt inte sett Planet Nine. Dess existens drogs av gravitationella effekter observerade på andra föremål i Kuiperbältet. Forskarna Mike Brown och Konstantin Batygin vid California Institute of Technology i Pasadena beskrev bevisen för Planet Nine i en studie som publicerades i Astronomical Journal 2016.

Om det finns en annan värld där ute, säger astronomerna Scott Sheppard, från Carnegie Institution for Science i Washington, DC och Chadwick Trujillo, vid Northern Arizona University, kommer sannolikt att hitta det snart. Paret har de senaste sex åren arbetat med den djupaste kartläggningen av svaga föremål vid solsystemets kant, efter att ha föreslagit existensen av Planet X, en liten dvärgplanet utanför Pluto, 2014.

Så långt, Sheppard och Trujillo har hittat 62 avlägsna föremål, som utgör cirka 80 procent av alla som ligger vid kanten av systemet. Förra året upptäckte de två dvärgplaneten 2015 TG387, smeknamnet ”Goblin”, och den mest avlägsna KBO som någonsin rapporterats, 2018 VG18, med smeknamnet ”FarOut.” I februari 2019 tillkännagav Sheppard inofficiellt upptäckten av ett ännu mer avlägset objekt, informellt känt som ”FarFarOut.”

”Dessa avlägsna objekt är som brödsmulor som leder oss till Planet X,” sa Sheppard i ett uttalande. ”Ju fler av dem vi kan hitta, desto bättre kan vi förstå det yttre solsystemet och den möjliga planet som vi tror formar deras banor – en upptäckt som skulle omdefiniera vår kunskap om solsystemets utveckling.”

Ett besök från New Horizons

På grund av deras lilla storlek och avlägsna läge är Kuiper Belt-objekt en utmaning att upptäcka från jorden. mätningar från NASA: s rymdbaserade Spitzer-teleskop har hjälpt till att spika ner storlekar för de största föremålen.

För att få en bättre glimt av dessa avlägsna rester från solsystemets födelse lanserade NASA New Horizons-uppdrag. Rymdfarkosten nådde Pluto 2015 och fortsatte med syftet att undersöka flera KBO. Den 1 januari 2019 flög New Horizons av Kuiper Belt-objektet som heter 2014 MU69.

De första bilderna tagna av MU69 föreslog en snögubliknande konfiguration, med två runda bollar fast ihop. Dessa bilder verkade bekräfta tanken på stenutveckling – en teori om planetformation som antyder små steniga och isiga kroppar i solsystemet dras långsamt samman av gravitationen.

Men bilder släpptes en månad efter flyby föreslog att paret var plattare än vad man ursprungligen trodde, mer som två hamburgarkakor än snöbollar. Deras bildande är fortfarande ett mysterium.

”De nya bilderna skapar vetenskapliga pussel om hur ett sådant objekt till och med kan bildas”, säger Alan Stern, New Horizons huvudutredare, i ett uttalande. ”Vi har aldrig sett något liknande som kretsar kring solen.”

MU69 är kanske inte det sista föremålet som New Horizons besöker. Teamet har redan sagt att rymdfarkosten har tillräckligt med bränsle för att flyga av en annan KBO. NASA skulle behöva godkänna ett utökat uppdrag men att besöka ett annat objekt skulle hjälpa forskare att få en bredare förståelse för Kuiperbältet.