KUIPERJEV PAS
Kuiperjev pas je razsežno območje v zunanjih dosegih našega Osončja onstran Neptunove orbite. Včasih to območje imenujemo tudi 'tretja cona' Osončja. Astronomi menijo, da se v tem območju nahaja več milijonov miniaturnih ledenih svetov, vključujoč tiste manjše s premerom nekaj 100 kilometrov. Nekatera telesa, med katerimi je tudi Pluton, pa so v premeru večja od 1000 kilometrov. Predmeti v Kuiperjevem pasu so poleg kamna ter ledu, sestavljeni še iz vrste drugih zamrznjenih spojin kot sta denimo amoniak ali pa metan. Oddaljena regija je svoje ime dobila po znanem astronomu Gerardu Kuiperju, ki je leta 1951 prvič objavil svojo študijo o možnem obstoju nebesnih teles onkraj Plutonove orbite, ki je takrat še zmeraj veljal za deveti planet Osončja.
Na tej strani:
Velikost in oddaljenost od Sonca
Kuiperjev pas je ena od večjih struktur v Osončju (druge so: Oortov oblak, Sončeva heliosfera ter Jupitrova magnetosfera). Pas ima obliko napihnjenega diska oz. krofa (ang. donut). Njegov notranji rob se prične z Neptunovo orbito, ki je od Sonca oddaljena približno 30 astronomskih enot. Ena astronomska enota predstavlja razdaljo od Sonca do planeta Zemlja. Notranje, glavno območje Kuiperjevega pasu se konča pri razdalji 50 astronomskih enot od Sonca. Za tem pa se nahaja še poseben del, imenovan 'razpršeni disk', ki se končuje na oddaljenosti približno 1000 astronomskih enot od Sonca (približno 150 milijard kilometrov). Vendar pa se vpliv Sončeve gravitacije tukaj še zmeraj ne konča, saj poznamo telesa katerih orbite segajo še mnogo dlje v prostranost vesolja.
Do sedaj so znanstveniki in astronomi v Kuiperjevem pasu preučili, ter katalogizirali več kot 2000 objektov, ki pa še zmeraj predstavljajo le majhen del mnogo večjega skupnega števila nebesnih teles, ki se tam dejansko nahajajo. Ocenjujejo, da je število večje od nekaj milijonov, vendar pa naj bi skupna masa vseh teles v regiji znašala le 10% mase Zemlje.
Nastanek
Astronomi so mnenja, da so ledeni predmeti Kuiperjevega pasu 'ostanki' Sončevega sistema. Podobno kot asteroidni pas med Marsom in Jupitrom, je tudi Kuiperjev pas območje različnih teles, ki bi se lahko združili v planet/planete, če ne bi bilo Neptuna. Gravitacija velikana Neptuna je to oddaljeno območje Osončja spravila iz tira do te mere, da se majhni ledeni objekti nikakor niso mogli zliti skupaj in tako tvoriti večji planet.
Količina materiala, ki se nahaja v Kuiperjevem pasu, je le majhen del snovi, ki je bila prvotno tam. Če upoštevamo hipotezo ene izmed bolj podprtih in razširjenih teorij o nastanku Kuiperjevega pasu, so izgubo velike količine materiala povzročili štirje velikanski planeti – Jupiter, Saturn, Neptun in Uran. Osnovna ideja namreč temelji na tem, da sta bila Uran in Neptun že v zgodnji fazi Osončja, zaradi premikov Jupitra in Saturna, prisiljena krožiti dlje od Sonca. Medtem ko sta plula po svojih orbitah vse dlje in dlje od Sonca, sta se sprehodila skozi gost disk majhnih ledenih teles in 'pometla' z vsem materialom, ki je bil na voljo. Neptunova orbita je bila najbolj oddaljena, njegova gravitacija pa je veliko ledenih teles usmerila prav proti notranjosti Sončevega sistema - proti Jupitru in Saturnu. Ko je Neptun ledene predmete 'metal' proti notranjosti osončja, je to posledično povzročilo, da se je njegova orbita preselila še dlje od Sonca, kjer je zopet njegov gravitacijski vpliv preostale predmete zadržal na lokaciji kjer jih najdemo danes – v Kuiperjevem pasu.
Danes sicer Kuiperjev pas počasi izginja. Telesa tam ves čas trčijo druga ob drugo, pri čemer nastajajo še manjši predmeti ali pa prah, ki ga Sončev veter z lahkoto 'odpihne' izven Sončevega sistema.
Struktura in značilnosti
Kuiperjev pas predstavlja obširno območje, ki ima obliko krofa (donut); v sredini kroga je Sonce, robovi krofa pa predstavljajo zunanjo mejo Kuiperjevega pasu in s tem tudi mejo zunanjega Osončja. Tam je moč najti veliko ledenih teles, ki jih pogosto imenujemo objekti Kuiperjevega pasu (OKP) ali pa trans-neptunski objekti (TNO). Pomemben je tudi podatek, da telesa v območju niso enakomerno razvrščena oz. klasificirana. Ko so jih znanstveniki, leta 1990, prvič začeli odkrivati, je bil eden izmed največjih izzivov ravno ta, kako bodo objekte Kuiperjevega pasu razvrstili po njihovih lastnostih.
Danes pa objekte Kuiperjevega pasu (OKP) delimo na:
-
Klasični OKP:
Velik del OKP okrog Sonca kroži v območju, ki se imenuje 'klasični Kuiperjev pas'. Izraz 'klasični' se nanaša na dejstvo, da imajo ti OKP orbite, ki so še najbolj podobni prvotni predstavi o tem, kakšen naj bi Kuiperjev pas sploh bil, preden so astronomi v njem dejansko locirali in odkrili prve predmete. Pričakovali so namreč, da bi takšni trans-neptunski objekti okrog Sonca krožili po razmeroma krožnih orbitah, ki se ne nagibajo preveč od ravnine osmih planetov. Namesto tega pa so odkrili, da imajo OKP izjemno eliptične oz. ekscentrične in nagnjene orbite.
Znotraj klasičnega pasu se nahajajo predmeti, ki jih delimo na 'vroče' in 'hladne'. Ti izrazi se ne nanašajo na temperaturo, temveč opisujejo orbite predmetov, skupaj s vplivom Neptunove gravitacije na le te. Hladni predmeti se Neptunu nikoli ne približajo do te mere, da bi lahko le ta s svojo gravitacijo vplival na njihovo orbito, zato ostanejo 'hladni'. Njihove orbite se po vsej verjetnosti niso spremenile že več milijard let. V nasprotju s tem so imeli tako imenovani 'vroči' predmeti v svoji zgodovini veliko interakcij z močno Neptunovo gravitacijo, ki je v orbite majhnih teles dovedla dodatno energijo, kar jih je raztegnilo v eliptično obliko in jih rahlo nagnilo iz ravnine planetov.
Vsi klasični OKP imajo podobno povprečno razdaljo od Sonca in sicer med 40 in 50 astronomskih enot. Ena astronomska enota predstavlja razdaljo od Sonca do planeta Zemlja.
-
Resonančni OKP:
Veliko število objektov je v orbitah, ki jih planet Neptun strogo nadzira. Skupaj s planetom resonirajo, kar pomeni, da svoje orbite uskladijo s ponavljajočim se vzorcem Neptunove orbite. Ti resonančni OKP v izbranem času opravijo določeno število obhodov okrog Sonca, medtem ko Neptun opravi enega (ustvari se razmerje med št. obhodov OKP in št. obhodov Neptuna). V povezavi s tem razmerjem jih delimo v skupine - 1:1, 4:3, 3:2, 2:1 itd.
Tudi Pluton je v resonanci z Neptunom in sicer v razmerju 3:2, kar pomeni, da Pluton Sonce obkroži dvakrat, medtem ko ga Neptun trikrat. V območju se nahaja veliko predmetov, ki imajo resonanco 3:2, zato so jih znanstveniki poimenovali kar 'plutoidi'.
-
Razpršeni disk:
Razpršeni disk je območje, ki se razteza daleč izven glavnega dela Kuiperjevega pasu in predstavlja dom številnih telesom, ki jih je Neptun razpršil v ekstremno eliptične in močno nagnjene orbite (tudi za več deset stopinj). Nekateri izmed objektov tega oddaljenega območja se na specifičnih, najbolj oddaljenih točkah svoje orbite nahajajo na oddaljenosti tudi do več 100 astronomskih enot od Sonca. Tu so orbite precej nestabilne, zato objekti včasih zaidejo in se 'iztrgajo' iz močne Sončeve gravitacije ter napotijo izven Osončja v praznino vesolja.
Razpršeni disk daje klasičnemu Kuiperjevem pasu, ki je v obliki krofa (ang. donut), veliko širši in debelejši obseg. Nekateri znanstveniki v tem primeru govorijo o obeh conah kot ločenih regijah, čeprav se njune meje prekrivajo in so povezane na več načinov.
Pritlikavi planet Erida je primer predmeta v razpršenem disku. Je tudi največji znani pripadnik tega območja.
Plutonov položaj v Kuiperjevem pasu
Pluton je prvi objekt, ki je bil odkrit v Kuiperjevem pasu. To se je zgodilo leta 1930 – v času, ko astronomi niso verjeli, da se tudi za Neptunovo orbito nahajajo druga nebesna telesa. Danes je Pluton znan kot 'kralj Kuiperjevega pasu', saj je, takoj za Erido, največje telo v regiji. Pluton je v resonanci z Neptunovo orbito, kar pomeni, da je svojo orbito uskladil s ponavljajočim se vzorcem Neptunove. Za vsake tri obhode okrog Sonca, ki jih opravi Neptun, Pluton naredi dva. Prav zaradi takšnega simbiotičnega odnosa, ta dva planeta nikoli ne bosta trčila med sabo. V bistvu se Pluton, ki sicer prečka Neptunovo orbito, bolj približa Uranu kot bi se kadarkoli lahko približal Neptunu.
Naravni sateliti v Kuiperjevem pasu
Precej veliko OKP ima svoje naravne satelite, ki so bodisi znatno manjši od svojega matičnega planeta/telesa, ali pa so v binarnem odnosu z njim. Telesi, ki sta v binarnem odnosu sta si v velikosti in masi precej podobna, ter krožita drug okrog drugega oz. okoli točke, kjer se nahaja deljeno središče skupne mase obeh teles. Nekateri binarni objekti se dejansko dotikajo in tako ustvarjajo zanimivo obliko arašida.
Pluton, Erida in Haumea so vsi objekti Kuiperjevega pasu, ki imajo lune.
Kometi v Kuiperjevem pasu
Kuiperjev pas je 'izvir' kometov, vendar ne edini. Dandanes velja prepričanje, da se Kuiperjev pas počasi razgrajuje oz. izginja. Objekti občasno trčijo med seboj, in tako ustvarijo manjše OKP, ki jih Neptunova gravitacija lahko pošlje proti Soncu. Na sami poti jih lahko plinasti velikan Jupiter še dodatno 'ukroti' v kratke zanke (orbite), ki trajajo kakih 20 let ali manj (pravimo jim kratkoročni kometi Jupitrove družine). Zaradi pogostih potovanj proti notranjosti Sončevega sistema, se ti kometi dokaj hitro 'izčrpajo', kar pomeni, da led na površju kometa izhlapi. Tako na koncu postanejo 'mirujoči' ali 'mrtvi' kometi z malo ali nič zaznavne aktivnosti.
Astronomi so ugotovili, da so številni objekti blizu Zemlje (ang. near-Earth objects), v temelju izgoreli kometi, ki izvirajo iz Kuiperjevega pasu. Številni kometi trčijo na nekatere izmed planetov Osončja, naravne satelite ali pa kar v Sonce. Tisti , ki doživijo zelo tesno srečanje z Jupitrom, so po navadi 'izstreljeni' izven Osončja.
Drugi vir kometov je Oortov oblak, od koder prihaja večina kometov z daljšim obhodnim časom z zelo nagnjenimi orbitami.
Raziskovanje območja
Večina vsega, kar vemo o Kuiperjevem pasu, je zahvaljujoč raziskovanju z zemeljskimi teleskopi in vesoljskim teleskopom 'Hubble'. Omenjeno območje pa je do sedaj obiskalo le eno vesoljsko plovilo: 'New Horizons' (NASA), ki je julija 2015 letelo mimo Plutona, ter nazaj na Zemljo poslalo prve, kvalitetnejše fotografije tega pritlikavega planeta.