Пояс Койпера — это область космоса, которая начинается за Нептуном. В ней обращаются тысячи тел, от мельчайших осколков до карликовых планет. Регион можно назвать «архивом» ранней Солнечной системы: объекты в нем остались почти неизменны за 4,5 млрд лет и сохранили первичный состав вещества, из которого формировались планеты.
В этой статье разберем, где именно находится пояс Койпера, из чего он состоит, и почему его открытие перевернуло представления о границах Солнечной системы. Поговорим о крупнейших телах, связи с облаком Оорта и о том, как современные обсерватории помогают изучать удаленный регион.
В пояс входят тысячи объектов, в том числе карликовые планеты Плутон, Эрида, Макемаке и Хаумеа.
Небесные тела в поясе Койпера состоят из льда, метана, аммиака и органических соединений.
Открытие пояса в 1992 году показало, что Солнечная система продолжается далеко за орбитой Плутона.
Пояс Койпера расположен на расстоянии от 30 до 55 астрономических единиц от Солнца.
Что собой представляет пояс Койпера и где он находится
За орбитой Нептуна располагается широкая область, состоящая из множества ледяных тел — это и есть пояс Койпера. Он простирается примерно от 30 до 55 астрономических единиц от Солнца, то есть на расстоянии около 4,5—8,2 млрд километров. По форме он напоминает уплощенное кольцо, охватывающее Солнечную систему. Внутренняя граница совпадает с траекторией Нептуна, а внешняя постепенно переходит в рассеянный диск, где орбиты становятся вытянутыми и менее устойчивыми.
Общая масса пояса невелика. Она составляет (1,97 ± 0,35) × 0,01 масс Земли — это примерно 1,6 массы Луны. Большинство объектов состоит из смеси водяного льда, метана, аммиака и угарного газа, а также органических соединений, придающих поверхности красновато-бурый оттенок. Считается, что пояс Койпера сохранил вещество первичного протопланетного диска, из которого более 4,5 миллиарда лет назад возникли планеты Солнечной системы.
Карликовые планеты и другие крупнейшие объекты пояса Койпера
В этой зоне движутся тысячи небольших тел, но только некоторые из них настолько массивны, что гравитация придает им округлую форму. Такие объекты относят к карликовым планетам. К ним принадлежат Плутон, Эрида, Макемаке и Хаумеа — древние остатки строительного материала, из которого формировались внешние планеты. Все они движутся по орбитам, связанным с гравитационным влиянием Нептуна, и сохраняют первозданный состав льда и летучих веществ, почти не изменившийся за все время существования Солнечной системы.
Плутон
Плутон остается крупнейшим и наиболее изученным объектом пояса Койпера. Его диаметр составляет около 2376 км, а масса — 0,2% массы Земли. Планета имеет пять спутников: Харон, Стикс, Никту, Кербера и Гидру.
Поверхность Плутона покрыта замерзшими азотом, метаном и угарным газом, что подтверждено спектральными наблюдениями зонда «Новые горизонты». Температура на поверхности достигает −230 °C. Сезонные процессы вызывают миграцию льдов между полюсами, формируя временные слои инея.
Эрида
Эрида — самая массивная из известных карликовых планет пояса Койпера и одна из самых удаленных от Солнца. Ее диаметр составляет около 2326 км, а орбита вытянута и наклонена к плоскости эклиптики.
На орбите Эриды находится спутник Дисномия, открытый в 2005 году. Наблюдения показали, что поверхность Эриды покрыта метановым льдом с примесью азота, аналогично Плутону, что указывает на общее происхождение тел пояса Койпера.
Макемаке
Макемаке — ледяное тело диаметром около 1430 км, открытое в 2005 году. Поверхность покрыта слоями замерзшего метана, этана и азота, что придает объекту яркий красновато-оранжевый оттенок.
В 2015 году у Макемаке был обнаружен спутник S/2015 (136472) 1, по которому удалось уточнить массу и плотность планеты. Небесное тело практически лишено атмосферы, а структура поверхности указывает на длительное воздействие космических лучей.
Хаумеа
Хаумеа — одно из самых необычных тел пояса Койпера. Из-за быстрого вращения (период — 3,9 ч) она имеет вытянутую, эллипсоидную форму. Ее длина по экватору около 2000 км, по полюсу — примерно 1000 км. Хаумеа окружена двумя спутниками — Хииака и Намака, а также тонким кольцом из частиц льда.
Помимо карликовых планет, в поясе Койпера находятся сотни крупных тел диаметром более 100 км. Среди них — объекты Кварвар, Орк, Гонггонг и Аррокот (Arrokoth), изученный зондом «Новые горизонты» в 2019 году. Последний состоит из двух слившихся тел, что подтверждает, что объекты пояса на ранней стадии эволюции Солнечной системы могли формироваться не при столкновении, а с помощью постепенного соединения.
Кто и когда открыл пояс Койпера
Идея существования области за орбитой Нептуна возникла задолго до ее фактического открытия. Еще в 1943 году ирландский инженер и астроном-любитель Кеннет Эджворт предположил, что на окраине Солнечной системы могут сохраняться небольшие ледяные тела, слишком тусклые для наблюдения в телескопы своего времени. Его мысль почти не заметили.
Через несколько лет, в 1951 году, американский астроном Джерард Койпер опубликовал статью, в которой рассуждал, что после Плутона система, вероятно, продолжается. Он не предсказал существование конкретного пояса, но именно его работа позже дала название региону — пояс Койпера.
В 1980-х интерес к далеким областям усилился: уругвайский астроном Хулио Фернандес предположил, что короткопериодические кометы приходят из внешней зоны за Нептуном, а не из облака Оорта. Его расчеты стали первой математически обоснованной моделью будущего пояса.
Реальное открытие произошло в 1992 году, когда астрономы Дэвид Джевитт и Джейн Лу из Гавайского университета обнаружили за орбитой Нептуна новый объект — 1992 QB₁. Он подтвердил существование небесных тел за пределами известных планет. Позднее обнаружили сотни подобных объектов, а сам регион официально признали новым структурным элементом Солнечной системы.
Вопросы и ответы
Ответили на вопросы о поясе Койпера.
Есть ли в поясе Койпера планета, сопоставимая по размерам с Землей?
Пока таких тел не найдено: все известные объекты гораздо меньше и состоят в основном изо льда. Но орбиты некоторых дальних тел отклоняются от ожидаемых — они как будто «подтянуты» в одну сторону. Это может указывать на влияние крупной, еще не обнаруженной планеты, предположительно находящейся примерно в 500 астрономических единицах от Солнца.
Можно ли увидеть пояс Койпера в телескоп?
Нет, в обычный телескоп пояс Койпера не виден: он слишком далек, а его объекты отражают очень мало света. Даже крупнейшие из них выглядят как точки. Их находят с помощью мощных обсерваторий, таких как «Субару» на Гавайях или космический телескоп «Джеймс Уэбб».
Почему этот регион называют границей Солнечной системы?
Пояс Койпера — это не конец, а переход к еще более далекой зоне — облаку Оорта. За его пределами гравитация Солнца постепенно ослабевает, и начинается пространство, где звездное влияние сравнимо с межзвездным. Поэтому его часто называют «рубежом» Солнечной системы.
