Облако оорта

Содержание

Содержание

Открытие на кончике пера

Первое упоминание о возможном существовании такой структуры появилось в 1932 году. Автором предположения был советский ученый Эрнст Эпик. Спустя примерно двадцать лет, в 50-х годах прошлого века, нидерландский астроном Ян Оорт независимо выдвинул гипотезу о существовании структуры, являющейся источником долгопериодических комет. Впоследствии гипотетическое облако получило имя этого ученого.

Существовавшие на тот момент теории не могли объяснить того факта, что Солнечная система содержит достаточно внушительное число комет. Их орбиты непостоянны и, по логике, большинство из них должно было разрушиться в результате столкновения друг с другом или же с более массивными телами. Недолговечен и материал, из которого состоят кометы. Это в основном летучие вещества, испаряющиеся при приближении тела к Солнцу. Подобный процесс быстро приводит к разрушению ядра.

Оорт предположил, что кометы сформировались не на своих орбитах, а в удаленной от светила области. Там они проводят большую часть своей «жизни». Эта гипотеза объясняет значительное число сохранных по своей структуре комет.

Объекты облака Оорта

Седна, кандидат в объекты внутреннего облака Оорта

Кроме долгопериодических комет, только у пяти известных объектов имеются орбиты, предполагающие принадлежность к облаку Оорта: Седны, 2000 CR₁₀₅, 2006 SQ₃₇₂, 2008 KV₄₂ и 2012 VP₁₁₃. У первых двух и последнего, в отличие от объектов рассеянного диска, перигелии располагаются вне гравитационной досягаемости Нептуна, и, таким образом, их орбиты не могут быть объяснены возмущениями планет-гигантов. Если они сформировались в текущих областях нахождения, их орбиты должны были быть изначально круглыми. В других обстоятельствах аккреция (объединение малых тел в большое) не была бы возможна, потому что большие относительные скорости между планетезималями были бы слишком разрушительны. Их современные эллиптические орбиты могут быть объяснены следующими гипотезами:

1. Возможно, орбиты и размеры перигелия у этих объектов «подняты» проходом соседней звезды, в период, когда Солнце было всё ещё в изначальном звёздном скоплении.
2. Их орбиты, возможно, были нарушены пока ещё неизвестным телом облака Оорта планетного размера.
3. Они, возможно, были рассеяны Нептуном во время периода особенно высокого эксцентриситета.
4. Они были рассеяны притяжением возможного массивного транснептунового диска на ранней эпохе.
5. Возможно, они были захвачены Солнцем при прохождении мимо меньших звёзд.

Гипотезы захвата и «поднятия» наиболее согласуются с наблюдениями.

18 августа 2008 года на конференции «Слоановский цифровой обзор неба: астероиды в космологии» астрономы Вашингтонского университета привели доказательства происхождения транснептунового объекта 2006 SQ₃₇₂ из внутреннего облака Оорта.

Некоторые астрономы причисляют Седну и 2000 CR₁₀₅ к «расширенному рассеянному диску», а не к внутреннему облаку Оорта.

Что из себя представляет облако?

Общий вид

Облако Оорта – ничто иное, как остаток протосолнечной туманности, давшей жизнь планетам и Солнцу. Каким образом? Да элементарно просто: путем слипания мельчайших частиц при помощи силы взаимного тяготения. Первичная туманность около центра была гораздо плотнее, поэтому планеты сформировались довольно быстро. В то время как ее внешние области были более разрежены, поэтому сходный процесс в них никак не завершался. Оорт изучил 19 различных комет и сделал вывод, что зачастую они следуют из некой области, расположенной в 20000 а.е. (астрономических единиц), имея при этом начальную скорость в 1км/с. Подобная скорость позволяет утверждать, что место рождения комет расположено в пределах Солнечной системы, поскольку чужеродные ей тела обладают скоростью в среднем 20 км/с.

Книги Хантера

За свою жизнь Томпсон опубликовал множество рассказов, начав с работы в The Time, откуда его выгнали за неподчинение. Эта причина увольнения часто всплывала и позже. Когда писатель переехал в Пуэрто-Рико, ему пришлось тяжело, так как спортивный журнал, где он собирался работать, закрылся. В то время Хантер написал рассказы «Принц Медуза» и «Ромовый дневник». В 1965 году был опубликован рассказ «Ангелы ада». К слову, с клубом байкеров, о котором идет речь в истории, журналист путешествовал около года, пока они не избили его до полусмерти. Так толком и не прояснилось, в чем была причина их ссоры. Но зная характер Хантера, удивляться не приходится.

Еще один потрясающий роман получил в русском переводе название «Проклятие Гавайев», где писатель описывает очередной свой трип по островам. Некоторые считают историю продолжением путешествия в Лас-Вегасе. Примечательно, что для обеих книг делал иллюстрации художник и хороший друг журналиста Ральф Стедман.

Позже журналист написал, что прошлый Хантер Томпсон умер и уже ничего не будет по-прежнему. Мысли о суициде появились в предисловии к роману «Великая охота на Акул». Одним из последних известных произведений стал вышедший в 2003 году рассказ «Царство Страха» и «Наших бьют! Кровавый спорт, американская доктрина и водоворот тупости» 2004 года.

Книги Хантера Томпсона

1 of 7

Транснептуновые объекты

Все объекты за пределами Нептуна классифицируются как так называемые транснептуновые объекты. Независимо от того, находятся ли они в поясе Койпера или в облаке Оорта. Поскольку Облако расположено намного дальше, чем Пояс, его крайне трудно изучать. И астрономам пока не удалось идентифицировать там объекты с той же степенью детализации, что и в Поясе Койпера. Более того, за исключением комет с длительным периодом, астрономы обнаружили только четыре небесных тела, которые по своим орбитам могли изначально быть родом из тех мест. К сожалению, нет никакой возможности произвести прямые наблюдения этой области пространства в ближайшие годы. И вполне возможно, что пройдут десятилетия, прежде чем мы отправим какой-либо космический аппарат в этот район Солнечной системы.

На Вояджеры надежды тоже нет. Чтобы добраться туда, им потребуется еще 300 лет. И, по оценкам астрономов, потребуется еще 30000, чтобы пролететь облако Оорта насквозь…

Охота на Плутон

Именование «пояс Койпера» вызывает большое количество споров — возможно, не столь публичных и массовых, как споры о планетном статусе Плутона, но не менее оживленных. Проблема состоит в том, что присвоение имени американского астронома Джерарда Койпера группировке ТНО, возглавляемой Плутоном, произошло случайно и, как бы это сказать, не вполне обоснованно; в этом отразилась не столько историческая справедливость, сколько специфика написания научных статей.

О том, что Солнечная система не заканчивается Нептуном, говорилось фактически с самого момента его открытия. Причем поначалу имелись в виду «регулярные» массивные тела на примерно круговых орбитах — планеты, поскольку о наличии в занептуновом мире комет, передвигающихся по сильно вытянутым орбитам, было известно уже давно. Поводов поразмышлять о новых планетах Солнечной системы было как минимум два.

Во-первых, Нептун, открытый в 1846 году в результате попыток решить проблему аномалий в движении Урана, эту проблему не решил: необъясненные странности в движении Урана остались (как тогда казалось), и их логично было объяснить наличием еще одной, пока неизвестной, планеты X.

Во-вторых, указанием на существование планеты X было распределение кометных орбит. Кометы делятся на два класса: долгопериодические и короткопериодические. Формальной границей между ними считается период в 200 лет, однако многие долгопериодические кометы имеют периоды, измеряемые десятками и сотнями тысяч лет, и в афелии (максимально удаленной точке орбиты) уходят от Солнца на десятки и сотни тысяч астрономических единиц (1 а. е. = 150 млн км, среднее расстояние от Солнца до Земли). А вот короткопериодические кометы даже в афелии остаются в пределах сотни а. е. от Солнца. Как отмечал в начале XX века американский астроном Персиваль Лоуэлл, многие из них своими афелиями «привязаны» к большим планетам, образуя семейства Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, но при этом есть и кометы с афелиями в занептуновой области, на расстоянии около 50 а. е. от Солнца, там, где известных планет нет.

Перечисленные доводы — аномалии в движении Урана и далекие кометы без привязки к планете — стали для Лоуэлла стимулом к организации поисков планеты X, которые 18 февраля 1930 года увенчались обнаружением Плутона.

Здесь и начинается история «предсказаний» пояса Койпера.

Обнаружение и имя Пояса Койпера

Впервые о присутствии других объектов заявил Фрекрик Леонард, назвавший их ультра-нептуновыми небесными телами за чертой Плутона. Тогда Армин Лейшнер посчитал, что Плутон может выступать всего лишь одним из многих долгопериодических планетных объектов, которые еще предстоит отыскать. Ниже представлены крупнейшие объекты Пояса Койпера.

В 1943 году Кеннет Эджворт опубликовал статью. Он писал, что материал за Нептуном слишком рассредоточен, поэтому не может слиться в более крупное тело. В 1951 году в обсуждение вступает Джерард Койпер. Он пишет о диске, появившемся в начале эволюции Солнечной системы. Идея с поясом всем понравилась, потому что она объясняла откуда прибывают кометы.

В 1980 году Хулио Фернандес определил, что Пояс Койпера находится на удаленности в 35-50 а.е. В 1988 году появляются компьютерные модели на основе его расчетов, которые показали, что Облако Оорта не может отвечать за все кометы, поэтому идея с поясом Койпера обретала больше смысла.

В 1987 году Дэвид Джуитт и Джейн Лу занялись активными поисками объектов, используя телескопы в Национальной обсерватории Кит-Пика и Обсерваторию Серро-Тололо. В 1992 году они объявили об открытии 1992 QB1, а через 6 месяцев – 1993 FW.

Во многих статьях авторы начали называть гипотетический участок поясом Койпера, которое и закрепилось как официальное наименование.

Но многие не согласны с этим названием, потому что Джерард Койпер имел в виду нечто иное и все почести следует отдать Фернандесу. Из-за возникших споров в научных кругах предпочитают использовать термин «транс-нептунианские объекты».

Состав Пояса Койпера

Как выглядит состав Пояса Койпера? На территории пояса проживают тысячи объектов, а в теории насчитывают 100000 с диаметром, превышающим 100 км. Полагают, что все они состоят из льда – смесь легких углеводородов, аммиака и водяного льда.

Изображение крупнейших объектов Пояса Койпера

На некоторых объектах нашли водяной лед, а в 2005 году Майкл Браун определил, что на 50000 Кваваре есть водяной лед и гидрат аммиака. Оба этих вещества исчезли в процессе развития Солнечной системы, а значит на объекте есть тектоническая активность или же произошло метеоритное падение.

В поясе зафиксировали крупные небесные тела: Квавар, Макемаке, Хаумеа, Орк и Эриду. Они и стали причиной того, что Плутон сместили в категорию карликовых планет.

Цена ТОЗ-8

Версии

Планета Х, Нибиру и планета-пастух

У многих древних культур есть упоминание о неизвестном теле, которое лишь изредка появляется на небосклоне, но при этом существенно влияет на небесную механику. Его называют по-разному — «планета Х», «Нибиру», «Тюхе», «Немезида». Поиском загадочного космического объекта в прошлом и позапрошлом столетии занимались весьма авторитетные астрономы, но их усилия до сих пор не дали результата.

После открытия Седны и других объектов облака Оорта, перед учеными встала необходимость объяснения «странностей» их орбит. Также существует феномен «провала Койпера»: астрономы не понимают, почему это скопление обрывается настолько резко.

В 2011 году американцы создали компьютерную модель развития Солнечной системы и пришли к выводу, что без еще одной планеты-гиганта ее нынешняя конфигурация не сложилась бы. Возможно, девятая планета не вышла в межзвездное пространство, а переместилась на удаленную орбиту.

В 2010 году было заявлено об обнаружении в облаке Оорта газового гиганта, с размерами в несколько раз больше Юпитера. Ученые утверждали, что снимки планеты якобы были сделаны с помощью телескопа WISE, и со временем они обещали их обнародовать. Однако доказательства так и не были представлены научной общественности.

Некоторые ученые предполагают, что виновником массовых вымираний на Земле является загадочный объект из облака Оорта

В 2016 году астрономы Майкл Браун и Константин Батыгин высказали предположение о существовании планеты на расстоянии в двадцать раз дальше орбиты Нептуна. Согласно их расчетам, это небесное тело, скорее всего, является газовым гигантом с массой в десять раз больше земной. Планета имеет орбиту с сильным эксцентриситетом и периодом обращения примерно в 15 тыс. лет.

В 2014 году астрономы из университета Карнеги выдвинули гипотезу о наличии крупного небесного тела, выполняющего роль планеты-пастуха для Седны и других объектов облака Оорта.

Значительная часть ученых допускает возможность существования девятой планеты на дальних рубежах Солнечной системы, но в этом вопросе озвучены определенные «красные линии». Согласно подсчетам 2009 года, на расстоянии в 300 а. е. от Солнца не может быть объектов размером с Землю или Марс. В 2014 году астроном Иорио обнародовал дополнительные ограничения: по его мнению, на дистанции в 1 тыс. а. е. от нашего светила нет места для газового гиганта с массой, в 10-15 раз превышающей земную.

Кометы

Комета Хейла — Боппа, происходящая из облака Оорта

Полагают, что у комет имеется две отдельные области происхождения в Солнечной системе. Короткопериодические кометы (с периодами до 200 лет) по общепринятой теории происходят из пояса Койпера или рассеянного диска, двух связанных плоских дисков ледяного материала, начинающихся в районе орбиты Плутона около 38 а. е. и совместно простирающихся вплоть до 100 а. е. от Солнца. В свою очередь считают, что долгопериодические кометы, такие как комета Хейла — Боппа, с периодами в тысячи лет, происходят из облака Оорта. Орбиты в пределах пояса Койпера относительно устойчивы, и поэтому предполагают, что оттуда происходят лишь немногие кометы. Рассеянный диск же динамически активен и является намного более вероятным местом происхождения комет. Кометы переходят из рассеянного диска в сферу внешних планет, становясь объектами, известными как кентавры. Затем кентавры переходят на внутренние орбиты и становятся короткопериодическими кометами.

Имеется два основных семейства короткопериодических комет: семейство Юпитера (с большими полуосями менее 5 а. е.) и семейство Нептуна, или галлеевское семейство (такое название дано из-за сходства их орбит с орбитой кометы Галлея). Кометы семейства Нептуна необычны, так как, хотя они и являются короткопериодическими, их первичная область происхождения — облако Оорта, а не рассеянный диск. Предполагают, основываясь на их орбитах, что они были долгопериодическими кометами, а затем были захвачены притяжением планет-гигантов и перенаправлены во внутреннюю область Солнечной системы. Этот процесс, возможно, также повлиял на орбиты существенной части комет семейства Юпитера, хотя большинство этих комет, как полагают, произошли в рассеянном диске.

Оорт отметил, что число возвращающихся комет гораздо меньше, чем предсказано по его модели, и эта проблема всё ещё не решена. Никакой известный динамический процесс не может объяснить меньшее количество наблюдаемых комет. Гипотезами этого несоответствия являются: разрушение комет из-за приливных усилий, столкновений или нагрева; потеря всех летучих веществ, вызывающая необнаруживаемость некоторых комет или формирование изолирующей корки на поверхности. Продолжительные исследования комет облака Оорта показали, что их распространённость в области внешних планет в несколько раз выше, чем в области внутренних планет. Это несоответствие могло произойти из-за притяжения Юпитера, который действует как своего рода барьер, захватывающий поступающие кометы в ловушку и заставляющий столкнуться их с ним, как это было с кометой Шумейкеров — Леви 9 в 1994 году.

Происхождение

Считается, что облако Оорта является остатком исходного протопланетного диска, который сформировался вокруг Солнца приблизительно 4,6 миллиарда лет назад. В соответствии с широко принятой гипотезой, объекты облака Оорта первоначально формировались намного ближе к Солнцу в том же процессе, в котором образовались и планеты, и астероиды, но гравитационное взаимодействие с молодыми планетами-гигантами, такими, как Юпитер, отбросило объекты на чрезвычайно вытянутые эллиптические или параболические орбиты. Моделирование развития облака Оорта от истоков возникновения Солнечной системы до текущего периода показывает, что масса облака достигла максимума спустя приблизительно 800 миллионов лет после формирования, поскольку темп аккреции и столкновений замедлился и скорость истощения облака начала обгонять скорость пополнения.

Модель Хулио Анхеля Фернандеса предполагает, что рассеянный диск, который является главным источником короткопериодических комет в Солнечной системе, также мог бы быть основным источником объектов облака Оорта. Согласно модели, приблизительно половина объектов рассеянного диска перемещена наружу в облако Оорта, в то время как четверть сдвинута внутрь орбиты Юпитера и четверть выброшена на гиперболические орбиты. Рассеянный диск, может быть, всё ещё снабжает облако Оорта материалом. В результате одна треть текущих объектов рассеянного диска, вероятно, попадёт в облако Оорта через 2,5 миллиарда лет.

Компьютерные модели показывают, что столкновения кометного материала во время периода формирования играли намного большую роль, чем считали ранее. Согласно этим моделям, количество столкновений в ранней истории Солнечной системы было настолько большим, что большинство комет было разрушено прежде, чем они достигли облака Оорта. Поэтому, текущая совокупная масса облака Оорта гораздо меньше, чем когда-то полагали. Предполагаемая масса облака составляет только малую часть выброшенного материала в 50—100 масс Земли.

Гравитационное взаимодействие с соседними звёздами и галактические приливные силы изменили кометные орбиты — сделали их более круглыми. Это объясняет почти сферическую форму внешнего облака Оорта. И облако Хиллса, которое сильнее связано с Солнцем, в итоге должно все же приобрести сферическую форму. Недавние исследования показали, что формирование облака Оорта определённо совместимо с гипотезой, что Солнечная система формировалась как часть звёздного скопления в 200—400 звёзд. Эти ранние ближайшие звёзды, вероятно, играли роль в формировании облака, так как в пределах скопления число близких проходов звёзд было намного выше, чем сегодня, приводя к намного более частым возмущениям.

Результаты исследования спектра межзвёздной кометы C/2019 Q4 (Борисова) показывают, что кометы в других планетных системах могут образовываться в результате процессов, аналогичных тем, которые привели к образованию комет в облаке Оорта.

Избранное

См. также

Охота за планетой X

Дмитрий Вибе • Библиотека • «Популярная механика» №5, 2016

«На кончике пера» открыта трансплутоновая планета размером с Нептун

21.01.2016 • Максим Борисов • Новости науки

«Как я убил Плутон». Глава из книги

2011 • Майк Браун • Книжный клуб • Главы

«Математика космоса». Глава из книги

2018 • Иэн Стюарт • Книжный клуб • Главы

Астероиды — источники опасности и объекты исследований

Натан Эйсмонт • Библиотека • «Наука и жизнь» №1, 2015

«Новые горизонты»: в ожидании второго открытия системы Плутона

Артём Новичонок • Библиотека • «Троицкий вариант» №12, 2015

Постфактум: всё о Плутоне и миссии «Новые горизонты»

Алексей Паевский • Библиотека • «Популярная механика» №9, 2015

Открытие новых планет

12.06.2009 • Владимир Сурдин • Видеотека

Новооткрытый седноид 2015 TG₃₈₇ прилетел из внутреннего облака Оорта

19.10.2018 • Кирилл Власов • Новости науки

Реальный пояс Койпера: так кто же прав?

Наиболее пострадавшей стороной в этой истории выглядит Эджворт, и потому время от времени предпринимаются попытки переименовать пояс Койпера в пояс Эджворта — Койпера или даже просто в пояс Эджворта, но попытки эти безуспешны. Отчасти это, наверное, связано с тем, что, как показывают современные исследования ТНО, реальный пояс Койпера не соответствует ни одному из описанных выше предсказаний.

Он имеет сложную структуру, в которую входят объекты на почти круговых орбитах с небольшими наклонениями (классический пояс Койпера); объекты на сильно вытянутых орбитах (рассеянный диск); объекты, находящиеся в различных резонансах с Нептуном (именно в эту группу входит Плутон); объекты, которые вообще непонятно что делают в Солнечной системе (седноиды)…

Возможно, что классический пояс Койпера является остатком формировавшейся Солнечной системы (прав Эджворт?), но есть и модели, в которых исходное вещество протосолнечной системы разбрасывается планетами-гигантами, а область современного классического пояса заселяется объектами позже (прав Койпер?). Наличие рассеянного диска показывает, что в транснептуновой области действительно есть объекты на орбитах с большими эксцентриситетами (правы Лейшнер и Леонард?). Причем источником короткопериодических комет может быть именно рассеянный диск, а не классический пояс Койпера (неправы все?).

Что с этим делать? Конечно, существует так называемый закон Стиглера, согласно которому никакое научное открытие не носит имени того, кто его сделал. Например, идею об облаке Оорта существенно раньше Оорта высказал Эрнст Эпик, но Оорт, по крайней мере, писал о том же объекте. Койпер же, положа руку на сердце, пояса, названного в его честь, вообще не предсказывал. Тем не менее, название остается, споры о нем остаются, и история эта, вероятно, будет тянуться еще долго. Ее «виновник» Хулио Фернадес предлагает вообще отказаться от имени собственного, оставив более общее и потому более корректное обозначение — «транснептуновые объекты». В конце концов, пишет он, мы же не испытываем тяги называть Главный пояс астероидов поясом Пиацци в честь первооткрывателя Цереры.

Литература . Distant Eko’s. The Kuiper Belt Electronic Newsletter. 2000, 10.. Edgeworth K. E. The evolution of our planetary system // Journal of the British Astronomical Association. 1943. Vol. 53, p. 181–188.. Kuiper G. P. On the Origin of the Solar System // Proceedings of a topical symposium, commemorating the 50th anniversary of the Yerkes Observatory and half a century of progress in astrophysics, New York: McGraw-Hill, 1951, edited by Hynek, J. A., p. 357.. Kuiper G. P. On the Origin of the Solar System. I // Celestial Mechanics. 1974. Volume 9, Issue 3, pp. 321–348.. Cameron A. G. W. The formation of the sun and planets // Icarus, Volume 1, Issue 1, p. 13–69.. Whipple Fred L. Evidence for a Comet Belt Beyond Neptune // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1964, Volume 51, Issue 5, pp. 711–718.. Fernandez J. A. On the existence of a comet belt beyond Neptune // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 1980, vol. 192, p. 481–491.. Duncan M., Quinn T., Tremaine S. The Origin of Short-Period Comets // Astrophysical Journal Letters, 1988, v. 328, p. L69.

Вывод

Вы опытный стрелок, предпочитающий охотиться с комфортом и колоритом? Готовитесь к долгому переходу и подбираете соответствующее снаряжение? Смело берите «двадцатку», причем в целях экономии вполне подойдет ИЖ-58. Но если вы только решили постичь все прелести охоты на дичь и не хотите отбить желание, то лучше взять ружье 12-го или 16-го калибра. Даже подержанная модель в хорошем состоянии поможет смело отправляться в чащу или на болота.

Возникли сомнения относительно выбора ружья? Рекомендуется заручиться поддержкой знающего человека. Один из вариантов — спросить у продавца в магазине, какие российские/зарубежные модели «двадцатки» пользуются наибольшим спросом и что говорят о них владельцы. Это поможет сделать правильный выбор в пользу качественного ружья 20-го калибра.