Что значит транснептуновый объект

Транснептуновые объекты из пояса Койпера (ТНО)

Транснептуновые объектами — это небесные тела, среднее расстояние которых до Солнца больше, чем у Нептуна (30 астрономических единиц).

Ледяные миры за орбитой Нептуна рисуют нам картину того, как формировались планеты-гиганты и как они мигрировали в сторону Солнца и обратно. Эти карликовые планеты помогут нам раскрыть историю Солнечной системы, но все они крайне малы и тусклы, из-за чего их почти нельзя увидеть. Нас радует, что нам удалось найти достаточно большой и яркий объект, который мы сможем детально изучить. (Мишель Баннистер, университет Виктории, Ванкувер, Канада).

В августе 2006 г. было решено назвать часть из них, обладающих сферической формой и крупными размерами, «карликовыми планетами«. В эту же категорию попал и Плутон, ранее считавшийся «полноценной» планетой. Другие названия, предлагавшиеся для этого класса тел: планеты-карлики, ледяные планеты, полупланеты, планетоиды, планеты-«плутоны», плутоны, плутиды, плутоиды. [Большинство из них расположены на среднем расстоянии от Солнца 30 до 55 астрономических единиц, с учетом «инфраплутино»?]

К январю 2016 года за орбитой Нептуна было обнаружено уже более 1,5 тысячи объектов, но все они небольших размеров. Для космических тел пояса Койпера принято искать названия в мифах о рождении и сотворении мира.

Что интересно, как минимум, у трёх из обнаруженых карликовых планет, помимо Плутона, есть один или пара спутников. Это Эрида, Макемаке, и Хаумеа. У Хаумеа насчитывается две луны — Хиика и Намака. У Эриды одна — Дисномия. В 2016 году астрономы подтвердили, что и у Макемаке есть спутник, на данный момент его обозначают как S/2015 (136472).

Разделы страницы о космических телах Солнечной системы в поясе Куйпера (звёздочкой у названия помечены 5 карликовых планет):

Кстати, Нептун возмущает зону Койпера и часть тел оттуда переходит на орбиту перед ним, становясь астероидами-кентаврами. Также читайте о транскойперовых и трансплутоновых планетах (в т.ч. мифических) и двойниках Солнца.

[Не исключено, что за Нептуном, но ближе Плутона есть резонансные планеты с периодами орбит 4:3 («интернептоплутоновые» планетоиды)].

Планетоид 2001 KX76

К концу XX века из ряда объектов пояса Койпера был выделен новый тип, названный плутино. К таким телам относят транснептуновые объекты, которые движутся на резонансных орбитах (их периоды обращения относятся к периоду обращения Нептуна как 3:2). Поскольку именно так движется и большая планета – Плутон, эти объекты назвали плутино, то есть маленькие плутончики. К концу ХХ века было открыто около 200 плутино.

Все они имеют большую полуось, равную примерно 39 а.е., а эксцентриситеты и наклоны орбит их могут сильно различаться. Их названия: Радамант (1999 HX11), 1999 TC36, Иксион (2001 KX76), 2003 VS2, 2004 DW (Оркус). [Например, у Орка, Иксиона, Радаманта и Хайи перигелии от 29 до 33 а.е., афелии от 45 до 51, средние полуоси от 39 до 40.]

Плутончик 2003 VS2

Трансплутоновые планеты из пояса Койпера (40- 100 а.е.)

Считается, что начиная с расстояния 60 астрономических единиц, пояс Койпера переходит в так называемый «рассеянный диск».

Крупнейшие из обнаруженных трансплутоновых планет в поясе Койпера (перечислены от больших к меньшим):

После обработки архивных снимков с телескопа Хаббл с помощью новейшей программы в 2010 году, удалось выявить ещё 14 ранее неизвестных (и довольно солидных) объектов, из которых один двойной. Общее число зафиксированных ТНО уже превышает тысячу.

Всего койперовских объектов известно к настоящему времени более тысячи. Однако, анализ накопленных к настоящему времени данных позволил выявить аномальную, противоречащую теории и трудно объяснимую «нехватку» в поясе Койпера объектов малого размера (менее 70 км в поперечнике). Их доля в несколько десятков раз меньше предсказываемой.

Плутоид Хаумеа (2003 EL61, 43 а.е.)

Хаумеа, или Хаумея (136108 Haumea по каталогу ЦМП, ак старое название было Санта), — четвёртая по величине карликовая планета Солнечной системы и третий по яркости объект в поясе Койпера. Это самое быстровращающееся тело из всех изученных объектов Солнечной системы, имеющих диаметр более 100 км. Хаумеа обладает сильно вытянутой формой. У неё обнаружено 2 спутника. Суммарная масса Хаумеа и её спутников составляет 28% от массы Плутона со спутниками. Плутоид назвали в честь гавайской покровительницы плодородия и деторождения Хаумеа.

Хаумейские луны Хиика и Намака

Подобно гавайскому божеству, карликовая планета Хаумеа имеет двоих спутников – объекты, которые произошли от нее, то есть сформировались из частиц, выброшенных при катастрофическом ударе. Спутники движутся в разных плоскостях.

Второй спутник уступает по размеру (170 км) и по яркости. Он находится ближе к планете и обходит ее за 18 суток. Его назвали Намака.

Трансплутон Варуна (2000 WR106, 43 а.е., 282 г)

Полупланета 2013 FZ27 (33-50?

Карликовая планета Макемаке (50 а.е.) с луной S/2015

Макемаке считается третьей или четвертой по величине карликовой планетой Солнечной системы после Плутона, Эриды и, вероятно, объекта 225088 (2007 OR10) [?]. Кроме того, карликовая планета Макемаке является второй по яркости после Плутона.

Макемакийская луна MK-2, или S/2015 (136472)

У Макемаке, как и у Плутона, есть даже собственная луна. Небесное тело с шифром S/2015 (136472) и именем MK 2 в 1,3 тысячи раз тусклее Макемаке. Спутник вращается вокруг карликовой планеты на расстоянии около 21 тысячи километров и в диаметре достигает 160 километров. В случае, если MK 2 движется по круговой орбите вокруг Макемаке, период его обращения равен как минимум 12 суткам. Форма орбиты важна для выяснения происхождения спутника. В случае, если она круговая, это может означать происхождение MK 2 в результате столкновения Макемаке с другим небесным телом из пояса Койпера. Если траектория движения MK 2 вокруг карликовой планеты вытянута, спутник мог быть захвачен несколько миллиардов лет назад.

Открытие MK 2 также может объяснить наблюдаемые при исследовании Макемаке инфракрасные аномалии: несмотря на то, что поверхность карликовой планеты яркая и холодная, ее температура в некоторых районах выше, чем в окружающих областях. Причиной этого может быть темная поверхность небесного тела. Низкую яркость и серый цвет MK 2 (по сравнению с карликовой планетой) ученые объясняют ее невысокой массой: лед в результате сублимации под действием солнечного излучения переходит в газообразное состояние и таким образом не задерживается на поверхности спутника. Это делает его похожим на комету.

Открытие MK 2 подтверждает распространенную точку зрения, что каждая крупная карликовая планета имеет спутник. Кроме того, обнаружение луны указывает на общее происхождение Плутона и Макемаке, которые, вероятно, похожи друг на друга по физическим свойствам и строению.

Малая планета «Баффи» (2004 XR190, 52-62

Объект имеет диаметр 500–1000 км (минимум в два раза меньше Плутона). Имеет почти круговую орбиту, но ее наклон к плоскости эклиптики составляет 47 градусов. Это очень странно.

Планета-карлик 2013 FY27 ( 36-83

Полупланета 2013 FY27 имеет диаметр примерно 1 000 км (850 по минимальной из реалистичных оценок) и [в настоящий момент] удалена от Солнца на 80 а.е. Вероятно, сейчас это тело близко к афелию, самой дальней точке своей орбиты (предположительно 82,6 а. е.), а его перигелий отстоит от светила на 35,7 а.е. Имея такой диаметр, этот космический объект, вероятно, достаточно шарообразен и может называться малой планетой. Этот плутид движется по орбите с наклоном 33°, что более соответствует телам рассеянного диска, чем более «правильному» поясу Койпера.

Карликовая планета 2010 JO179 (78,3 а.е.) [«Двуплутон»]

Астрономы из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики сообщили о существовании новой карликовой планеты 2010 JO179, которая находится за орбитой Нептуна. Она находится на расстоянии 78,3 а.е. за поясом Койпера. Для сравнения, расстояние от Солнца до Нептуна составляет 30,5 а.е., а до Плутона – 39,5 а.е. [Т.е., она находится ровно в 2 раза дальше Плутона.] Карликовая планета находится в орбитальном резонансе 21:5 с Нептуном. Ученые полагают, что в этом регионе существуют более 6,7 тыс. еще не обнаруженных объектов, имеющих подобный орбитальный резонанс с Нептуном. Диаметр этих объектов оценивается как более 100 км.

Диаметр обнаруженной карликовой планеты составляет 600-900 км (а диаметр Плутона – 2370 км). Это относительно круглый объект, совершающий один оборот вокруг оси за 30,6 часа.

Объект 2012 VP113, или «Байден»? (80 а.е.?)

Велика вероятность, что на задворках Солнечной системы существует ещё не менее 1000 объектов, похожих на 2012 VP113. Планета 2012 VP113 сейчас находится вблизи своей самой близкой к Солнцу точки орбиты, а почти через 2000 лет она будет в 5 раз дальше [300 или 500 а.е. ]. Некоторые учёные предполагают, что объекты вроде Седны и 2012 VP113 сейчас находятся на таких орбитах, потому что они были гравитационно разбросаны каким-то более тяжёлым объектом, возможно, очень далёкой неоткрытой планетой.

Объект (225088) 2007 OR10 (86 а.е.?)

Карликовая планета Ксена, или Эрида (98 а.е.)

Это пока самая дальняя планета-малышка на задворках стандартного куйперовского пояса, условно ограниченного сотней астрономических единиц. Читайте о ней на отдельной странице.

Планетоиды рядом с «классическим» поясом Куйпера (за 100 а.е. и годом от 600 л.)

Однако, кроме планет «рассеянного диска» существуют планеты, скорее всего, захваченные Солнцем, чьи плоскости орбит лежат далеко вне плоскости эклитптики. Тогда эти планеты составляют отдельное подмножество, либо этот диск следует считать «рассеянным облаком» (как облако Оорта). Удалённая планета-каролик Седна, похоже, и принадлежит к этой группе «интернированных» или «пришлых» планет (поскольку существуют и «блуждающие» экзопланеты).

Карликовая планета RR245 (120? а.е., 700 лет)

Новый объект имеет порядка 700 км в диаметре и является одной из крупнейших карликовых планет в Солнечной системе. Ученые обнаружили слабый тусклый объект в феврале 2016 года, рассматривая снимки, сделанные в сентябре 2015 года в Обсерватории Мауна-Кеа на Гавайях (США).

Диаметр карликовой планеты оценивается в 670 километров. Эксцентриситет (параметр вытянутости орбиты) 2015 RR245 равен 0,586, большая полуось — 82 [?] астрономическим единицам, перигелий удален от Солнца на расстояние 34 а.е.

Карликовая планета делает полный оборот вокруг Солнца по вытянутой эллиптической орбите за 700 лет. Как далее оказалось, планета находится в орбитальном резонансе с Нептуном. За 9 оборотов Нептуна вокруг светила планета-лилипут 2015 RR245 совершает вокруг него же 2 вращения. Астроном впервые открыли небесное тело за пределами орбиты Нептуна, находящееся именно в таком орбитальном резонансе. Они полагают, что 2015 RR245 может быть частью некоторого метастабильного скопления похожих друг на друга объектов.

Пока карликовая планета получила наименование RR245. После уточнения параметров будет рассмотрен вопрос о присвоении объекту названия.

Карликовая планета 2014 UZ224 (155? а.е., 1136 лет)

Ученые из Мичиганского университета открыли карликовую планету 2014 UZ224 в Солнечной системе. Космический объект был обнаружен в 2014 году астрофизиком Дэвидом Гердесом и его студентами, но только сейчас его зарегистрировали как карликовую планету. Ее диаметр составляет 420 км, для сравнения, диаметр Земли равен 12 724 км, т.е., малая планета меньше Земли почти в 30 раз. Она распологается за орбитой Плутона в «облаке» из ледяных небесных тел. Цикл вращения 2014 UZ224 вокруг Солнца длится 1136 лет.

Источник

Транснептуновые объекты Солнечной системы

Транснептуновые объекты – это небесные тела, вращающиеся вокруг Солнца по орбите на среднем расстоянии большем, чем от него удален Нептун. Все они располагаются в отдаленных частях Солнечной системы, названных поясом Койпера, рассеянным диском и облаком Оорта.

Первое такое тело было открыто в 1930 году – Плутон, который с 2006 года считается карликовой планетов. К 2012-му транснептуновые объекты Солнечной системы насчитывали уже 1400 небесных тел, а к 2021 – около 3000. Диаметр девяти самых крупных из них превышает 800 километров. Это карликовые планеты Плутон, Эрида, Макемаке и Хаумеа, а также объекты Квавар, Седна-Орк, Салация, Варуна и Иксион.

В основном такие тела состоят изо льда, аммиака, метана. Самый дальний объект, 2018 VG18, был замечен на орбите в 120 раз большей, чем земная.

Транснептуновый объект – карликовая планета

Эти и другие транснептуновые объекты, крупные и мелкие, – это тела, которыми весьма интересуются ученые-астрофизики. Как выяснили исследователи из Японии, эти объекты появились в первые 700 млн лет с момента образования Солнечной системы.

Изучение транснептуновых объектов Солнечной системы, карликовых планет, по мнению ученых, способно помочь разобраться в том, как была создана Солнечная система. В Токийском технологическом институте разработана компьютерная модель появления карликовых планет и иных тел, которые вращаются дальше орбиты Нептуна. Проведя свыше 400 симуляций столкновений предшественников планет системы, японские астрофизики пришли к выводу, что большая часть небесных тел за траекторией движения Нептуна появилась раньше, чем изменились орбиты этой и других планет. Исследования подтвердили идею возникновения спутников планет нашей звездной системы в процессе столкновений крупных небесных тел.

Транснептуновый объект Эрида.
Изображение с сайта ru.wikipedia.org

4glaza.ru
Август 2021
Статья одобрена экспертом: Марина Атланова

Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.

Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.

Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:

Обзоры оптической техники и аксессуаров:

Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:

Все об основах астрономии и «космических» объектах:

Источник

Транснептуновый объект

Резюме

Тип транснептуновых объектов

Объекты классифицируются в соответствии с их орбитой относительно орбиты Нептуна.

Можно даже включить троянцев Нептуна (резонанс 1: 1).

За исключением 2: 3 и 1: 2, объектов, занимающих другие резонансы, немного. Эти два резонанса составляют условные границы Главного пояса, населенного так называемыми классическими нерезонансными объектами ( кубевано ).

Распределение

Физические характеристики

Цвета

Статистические исследования стали возможными в последнее время благодаря растущему числу наблюдений, попыткам найти корреляции между цветами и параметрами орбит в надежде подтвердить теории происхождения различных классов.

Классические объекты, кажется, делятся на две разные популяции:

Великие транснептуновцы

Более крупные объекты обычно движутся по наклонным орбитам, в то время как более мелкие объекты группируются около эклиптики.

Вот список великих транснептуновцев

Маленькие транснептуновцы

Вот несколько небольших транснептуновых объектов:

Спектры

Транснептуниане характеризуются множеством спектров, которые различаются в видимой красной части и в инфракрасной. Нейтральные объекты имеют плоский спектр, отражающий как в инфракрасном, так и в видимом диапазоне. С другой стороны, спектры очень красных объектов имеют восходящий наклон, отражая гораздо больше в красном и инфракрасном свете. Недавняя попытка классификации представила четыре класса BB (синий, как Orcus ), RR (очень красный, как Sedna ) с BR и IR в качестве промежуточных классов.

В качестве иллюстрации двух классов RR и BB были предложены следующие возможные композиции:

Источник

Тайна Солнечной системы: что вызывает аномалии в орбитах транснептуновых объектов

Где-то на дальних границах Солнечной системы, за орбитой Нептуна, происходит что-то странное. Несколько малых космических тел демонстрируют поведение, не свойственное остальным объектам нашей системы, и ученые не могут понять причины наблюдаемому явлению. Согласно наиболее популярной гипотезе, статистическую аномалию в распределении орбит обособленных транснептуновых объектов (ТНО) может объяснить «Девятая планета», планетарный объект, который ищут ученые со всего мира. Однако одна группа физиков выступает с другим, более логичным, по их мнению, объяснением наблюдаемых эффектов.

Если данная гипотеза кажется вам знакомой, так это потому, что Сефилян и Тоума – не первые, которые с ней выступил. Однако проведенные этой парой астрофизиков математические расчеты впервые объясняют существование странных особенностей в орбитах транснептуновых объектов и принимают во внимание наличие оставшихся восьми планет Солнечной системы.

Впервые предположение о том, что в Солнечной системе может находиться еще одна большая планета, которую прозвали «девятой», была выдвинуто в 2016 году. Изучая особенности поведения одной из карликовых планет пояса Койпера, астрономы также обнаружили у некоторых транснептуновых объектов странную орбитальную аномалию – они оказались «оторваны» от гравитационного влияния газовых гигантов Солнечной системы и имели странный наклон орбиты, отличающий их от других объектов пояса Койпера. Кроме того, было отмечено, что шесть этих объектов оказались сгруппированы таким образом, что на простое совпадение это не тянуло. Возникла идея, что их кто-то «подтолкнул» или «притянул» в одно и то же направление. Согласно компьютерным моделям, это могла сделать некая гигантская никогда ранее невиданная планета.

Ученые до сих пор не могут ее найти. В целом, это вполне объяснимо. Согласно тому же предположению, орбита этой планеты очень вытянута и может пролегать очень далеко от Солнца. Довольно трудно искать объект в полной темноте, особенно, если не знаешь, где именно его стоит искать. В то же время такая неуловимость заставляет ученых обращаться к альтернативным гипотезам, исключающим существование «Девятой планеты», но в то же время пытающимся объяснить странное поведение некоторых мелких космических тел на дальних рубежах нашей Солнечной системы.

«Гипотеза о «Девятой планете», безусловно, очень интересная. Даже если эта планета существует, видимо, она очень активно «избегает» своего обнаружения», — комментирует Сефилян, добавляя, что команде хотелось бы поискать менее пафосное объяснение странному поведению некоторых ТНО.

«Мы подумали, почему бы вместо поиска девятой планеты, а затем попыток объяснить ее появление и необычную орбиту, не рассмотреть возможность влияния гравитации более компактных объектов, образующих пояс за орбитой Нептуна, а затем посмотреть, куда это нас все приведет».

Ученые создали компьютерную модель отдельных ТНО, включили в нее все планеты Солнечной системы с учетом их гравитации, а также учли наличие огромного диска пояса Койпера, состоящего из малых тел, оставшихся после формирования Солнечной системы. Внеся в модель данные о массе, эксцентриситете (показатель отклонения объектов) и ориентации диска, исследователи смогли воссоздать кластерные петлевые орбиты объектов, выделяющихся в реальности на фоне остальных ТНО.

«Если убрать из модели «Девятую планету» и вместо нее допустить наличие множества мелких тел, разбросанных по широкой области, то коллективная сила притяжения этих объектов вполне способна объяснить эксцентричность орбит, которую мы наблюдаем у некоторых транснептуновых объектов», — объясняет Сефилян.

Модель Сефилян и Тоума решает вопрос, с которым столкнулась группа исследователей из Колорадского университета в Боулдере, в прошлом году также выступившая с гипотезой о коллективной гравитации. В их расчетах также отражался эффект гравитационного воздействия на некоторые транснептуновые объекты, однако тогда ученые не смогли объяснить, почему орбиты этих объектов имеют одинаковых наклон.

И все же, у обеих моделей есть недостаток. Для воспроизведения в них наблюдаемого эффекта аномалии орбит некоторых ТНО масса пояса Койпера должна составлять как минимум несколько земных масс. Согласно же наиболее свежим расчетам, масса пояса Койпера составляет всего от 4 до 10 процентов земной.

В то же время, согласно моделям формирования Солнечной системы, масса пояса Койпера должна быть существенно выше. По мнению Сефилян, объяснить разницу можно тем, что вычислить точную массу пояса невозможно из-за нашего расположения, которое не позволяет увидеть его целиком. Вполне возможно, считает ученый, пояс Койпера содержит гораздо больше объектов, просто увидеть мы их не в состоянии.

«У нас нет общей картины пояса, мы также не видим прямых доказательств наличия «Девятой планеты», поэтому рассматриваем альтернативные варианты. Нельзя также исключать вероятность того, что оба варианта могут быть верны – сам пояс Койпера гораздо больше, чем нам представляется сейчас, а «Девятая планета» на самом деле существует. С каждым открытием нового транснептунового объекта, обладающего странными особенностями, мы получаем все больше информации, которая в конечном итоге поможет нам найти объяснение их поведения», — подытоживает Сефилян.

Согласны с выводами? Поделитесь своим мнением в нашем Telegram-чате.

Источник

Транснептуновое племя, или Казус Койпера

Дмитрий Вибе,
доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН
«Троицкий вариант — Наука» № 8(302), 21 апреля 2020 года

Полдень на Седне. Фантазия художника. Изображение: NASA, ESA, Adolf Schaller

Недавно исполнилось 90 лет открытию Плутона. Это событие когда-то стало важной вехой в исследованиях периферии Солнечной системы. Плутон долгое время считался рядовой планетой, но в действительности оказался представителем другого племени, которое теперь совокупно именуется транснептуновыми объектами (ТНО), или поясом Койпера. Мы расскажем о необычной истории возникновения этого названия.

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.

Плутон. Фотография зонда «Новые горизонты», 2015 год. Изображение: NASA / JHUAPL / SwRI

Планета или нет?

Персиваль Лоуэлл (1904)

Обсерватория Лоуэлла тянула с объявлением об открытии девятой планеты до 13 марта 1930 года, приурочив его к 75-летию со дня рождения Лоуэлла (он не дожил до этого дня больше 13 лет) и к очередной годовщине открытия Урана. Но причиной задержки было вовсе не желание украсить две этих даты. Первооткрыватель Плутона Клайд Томбо обнаружил его изображения на фотопластинках, которые были получены на протяжении всего нескольких ночей в январе 1930 года, и определить внятные параметры орбиты Плутона по такой короткой дуге было невозможно. Директор обсерватории Весто Слайфер опасался вытащить пустышку и тянул с объявлением, ожидая более точных расчетов.

Строго говоря, даже когда обсерватория уже выпустила патетическое заявление об открытии новой планеты Солнечной системы, о Плутоне известно было только то, что он в данный момент находится дальше Нептуна. Затем было найдено несколько ранних изображений Плутона, полученных в том числе и при жизни Лоуэлла в его обсерватории, и параметры орбиты начали уточняться. Некоторые предварительные расчеты давали для Плутона не планетную, а скорее кометную траекторию с огромным эксцентриситетом (порядка 0,9), и это стало поводом для заявлений, что Плутон представляет собой не планету (и уж точно не планету X), а объект некоего нового типа.

Клайд Томбо, первооткрыватель Плутона (1930)

В частности, 13 апреля 1930 года Армин Лейшнер из Калифорнийского университета в Беркли написал, что Плутон может быть первым представителем «многочисленных долгопериодических планетных объектов, которые еще предстоит открыть». Ему вторил директор Гарвардской обсерватории Харлоу Шепли: «Предварительная орбита указывает на замечательный новый вид обитателей Солнечной системы, несопоставимый с известными астероидами и кометами и, возможно, более важный для космогонии, чем просто еще одна большая планета за Нептуном» [1]. Чем не предсказания пояса Койпера? Однако следует помнить, что они опирались на ошибочные данные о большом эксцентриситете орбиты Плутона.

К августу 1930 года ситуация с орбитой прояснилась; стало очевидно, что об экстремальных кометных параметрах речи не идет, хотя и на типичную планетную орбиту траектория Плутона не похожа. Обращаясь вокруг Солнца в том же направлении, что и остальные планеты, он движется хотя и не по кометной, но все-таки по вытянутой орбите с эксцентриситетом почти 0,25, притом наклоненной на 17° относительно плоскости орбиты Земли, что существенно больше наклонений орбит других планет.

Ау, группа ультранептуновых тел

Опираясь на эти особенности, в августе 1930 года Фредерик Леонард из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе высказал следующее предположение: «В конечном итоге может оказаться, что Солнечная система состоит из нескольких вложенных друг в друга планетных зон, или семейств. На самом деле уже более ста лет назад астрономы осознали, что в эту систему последовательно входят землеподобные планеты, малые планеты и планеты-гиганты. Не можем ли мы допустить, что Плутон попал в наше поле зрения как первый представитель группы ультранептуновых тел, остальные члены которой еще ожидают открытия?»

Кеннет Эджворт. Карикатура. Изображение: Royal Signals Museum Archive

Однако шло время, другие «плутоноподобные» объекты обнаружить не удавалось, и Плутон постепенно закрепился в космогонии в ранге обычной планеты. Следующий подход к проблеме транснептуновых тел возник уже в контексте теорий формирования Солнечной системы. Здесь первые обоснованные соображения были высказаны ирландским ученым Кеннетом Эджвортом. В 1938 году он сформулировал их в книге о своей теории формирования Солнечной системы, однако издатели эту книгу отвергли, и далее Эджворт публиковал свои идеи в нескольких статьях начиная с 1943 года.

Он пришел к выводу, что планеты Солнечной системы формировались в результате укрупнения твердых частиц, составлявших протосолнечный диск, и сделал вполне логичное предположение, что облако рассеянного вещества, конденсация которого в конечном итоге привела к формированию Солнечной системы, не было ограничено современной орбитой Плутона. Но твердые сгустки, сформировавшиеся в этой разреженной внешней области, за время существования Солнечной системы не успели слиться в большие планеты, и потому «можно предположить, что внешняя область Солнечной системы за орбитами планет населена очень большим количеством относительно малых тел» [2].

Вереница публикаций о кометном поясе

То ли оттого, что их публикация пришлась на военные и послевоенные годы, то ли из-за общей невысокой актуальности проблемы работы Эджворта особого внимания не привлекли. И здесь на сцене появляется Джерард Койпер, который в конце 1940-х годов также решил обратиться к проблеме формирования Солнечной системы. Он так же как и Эджворт сделал вывод, что после образования больших планет на периферии системы должны были остаться малые тела, так и не ставшие большими планетами. Но Койпер сделал и еще один шаг, совершенно неизбежный, учитывая уровень знаний тех лет: он предположил, что теперь эти тела за орбитой Нептуна отсутствуют, поскольку их выбросил оттуда Плутон, масса которого считалась в то время сопоставимой с массой Земли.

Джерард Койпер (1964). Фото: Dutch National Archives

С этими соображениями Койпера связаны две публикационные странности, которые, вероятно, сыграли определяющую роль в дальнейшей истории именования транснептуновой области. Во-первых, Койпер опубликовал их не в научном журнале, а в трудах конференции [3]. Во-вторых, он почему-то не упомянул в этой работе труды Эджворта. Вероятно, Койпер в принципе не придавал этой идее большого значения, так как в дальнейших трудах он к теме транснептуновой области особо не возвращался. «Кометный пояс» (или «кометная зона») сразу за орбитой Нептуна был кратко упомянут в работе Койпера 1974 года [4], опубликованной уже после его смерти, — но опять как отсутствующие сущности.

Позже подобные идеи высказывались и другими учеными. В 1962 году в обзоре, посвященном формированию Солнечной системы, на возможность существования большого количества твердого вещества за орбитой Нептуна мельком указал Элистер Кэмерон [5]. В 1964 году Фред Уиппл выпустил работу, которая так и называлась — «Evidence for a comet belt beyond Neptune» [6]. В ней он высказал мнение, что за орбитой Нептуна на расстоянии 40–50 а. е. от Солнца может существовать устойчивый пояс из кометных ядер массой порядка 10–20 масс Земли. Забавно, что источником этой идеи Уиппл назвал Кэмерона, не упомянув ни Эджворта, ни Койпера.

Идея Уиппла привлекла внимание уругвайского астронома Хулио Фернандеса: занептуновый кометный пояс заинтересовал его в связи с проблемой происхождения короткопериодических комет, которая в 1960–1970-е годы становилась всё острее. До этого времени казалось разумным предполагать, что любые кометы происходят из одной и той же области пространства — так называемого облака Оорта, гипотетического гигантского резервуара кометных ядер поперечником в десятки, а то и сотни тысяч а. е., существование которого постулировал в 1950 году нидерландский астроном Ян Оорт. В рамках этого предположения в качестве долгопериодических наблюдаются кометы, впервые прилетающие из облака Оорта в центральную часть Солнечной системы, а короткопериодическими становятся те из них, которые во время своих визитов опасно сближаются с большими планетами Солнечной системы и под их воздействием переходят на более компактные траектории.

Фернандес с помощью теоретического моделирования показал, что процесс захвата долгопериодических комет планетами-гигантами крайне неэффективен: на одну захваченную комету приходится настолько большое количество комет, которые выбрасываются в межзвездное пространство, что за время существования Солнечной системы этот процесс должен был бы полностью исчерпать облако Оорта. Вторая проблема связана с тем, что орбиты долго- и короткопериодических комет по-разному расположены в пространстве. Распределение орбит долгопериодических комет примерно сферически-симметрично, тогда как большая часть короткопериодических комет обращается вокруг Солнца в ту же сторону, что и планеты, и по орбитам, незначительно наклоненным к плоскости эклиптики. Обе проблемы решаются, если предположить, что источником короткопериодических комет является не облако Оорта, а другой кометный резервуар — уплощенный пояс кометных ядер за орбитой Нептуна.

В 1980 году Фернандес опубликовал статью о связи этого пояса с короткопериодическими кометами [7], указав в ней, что предположение о существовании этого пояса было высказано в работе Койпера 1951 года. Позже он сам винил себя за то, что проглядел работы Эджворта и сослался не на них, а на Койпера, который на самом деле утверждал, что кометного пояса не существует. Узнать о статьях Эджворта из работы Койпера, как мы помним, Фернандес не мог.

Финальным аккордом стала статья Дункана, Куинна и Тримейна 1988 года, также посвященная происхождению короткопериодических комет. В ней они написали следующее: «Ряд авторов (например, Койпер 1951, Фернандес 1980) указали, что, если твердое вещество в области внешних планет распределено в форме диска и если проэкстраполировать вовне распределение его поверхностной плотности, мы можем ожидать, что масса вещества между 35 и 50 а. е. составляет как минимум несколько масс Земли и, вероятно, еще больше за 50 а. е. Это вещество представляет собой многообещающий источник короткопериодических комет» [8]. Но Койпер на это не указывал, он писал прямо противоположное! Возможно, Дункан с соавторами, доверившись Фернандесу, просто не стали искать в библиотеке труды конференции 1951 года (да такие издания и не во всякой библиотеке могут быть). В своей статье они, по-видимому, первыми использовали короткое словосочетание «пояс Койпера», которое после этого «пошло в народ».

Распределение объектов на периферии Солнечной системы. Белая шкала — большая полуось орбиты в а. е. Красная шкала — орбитальный период в земных годах. Изображение: Кирилл Борисенко

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?).

Седна — один из самых далеких объектов Солнечной системы. Афелий удален от Солнца более чем на 940 а. е. Полный оборот по орбите занимает около 11 400 лет. В настоящее время она близка к перигелию (76 а. е.) и пройдет его в 2076 году. Масштаб рисунков меняется по часовой стрелке. Изображение: NASA / JPL—Caltech / R. Hurt

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
1. Distant Eko’s. The Kuiper Belt Electronic Newsletter. 2000, 10.
2. Edgeworth K. E. The evolution of our planetary system // Journal of the British Astronomical Association. 1943. Vol. 53, p. 181–188.
3. 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.
4. Kuiper G. P. On the Origin of the Solar System. I // Celestial Mechanics. 1974. Volume 9, Issue 3, pp. 321–348.
5. Cameron A. G. W. The formation of the sun and planets // Icarus, Volume 1, Issue 1, p. 13–69.
6. 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.
7. 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.
8. Duncan M., Quinn T., Tremaine S. The Origin of Short-Period Comets // Astrophysical Journal Letters, 1988, v. 328, p. L69.

* Седноид (sednoid) — транснептуновый объект с перигелийным расстоянием более 50 а. е. и большой полуосью более 150 а. е. Известно три подобных объекта. Один из них назван «Седна» в честь эскимосской богини тюленей, моржей и других морских животных: она повелевает царством мертвых. Также в честь нее названа равнина на Венере. — Ред.

Источник