แถบไคเปอร์ 3 ประเภท “ด่านชายแดน” นอกระบบสุริยะ พวกเขาเปิดมันเพราะพวกเขาต้องการมันจริงๆ

มักเรียกว่าชายแดน ระบบสุริยะ- ดิสก์นี้ขยายออกไปที่ระยะทาง 30 ถึง 50 AU (1 AU = 150 ล้านกิโลเมตร) จากดวงอาทิตย์ การดำรงอยู่ของมันได้รับการยืนยันอย่างน่าเชื่อถือเมื่อไม่นานมานี้ และในปัจจุบันการวิจัยของมันก็ถือเป็นทิศทางใหม่ในวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ แถบไคเปอร์ตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์เจอราร์ด ไคเปอร์ ซึ่งทำนายการมีอยู่ของมันในปี 1951 สันนิษฐานว่าวัตถุในแถบไคเปอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยน้ำแข็งและมีสิ่งเจือปนเล็กน้อยสารอินทรีย์

นั่นคือใกล้กับสสารดาวหาง ในปี พ.ศ. 2535 นักดาราศาสตร์ค้นพบจุดสีแดงที่ระยะห่าง 42 AU จากดวงอาทิตย์ - วัตถุแรกที่บันทึกไว้แถบไคเปอร์

หรือวัตถุทรานส์เนปจูน ตั้งแต่นั้นมา มีการค้นพบมากกว่าพันครั้ง

วัตถุในแถบไคเปอร์แบ่งออกเป็นสามประเภท วัตถุคลาสสิกมีวงโคจรเป็นวงกลมโดยประมาณและมีความเอียงเล็กน้อย และไม่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์น้อยที่มีชื่อเสียงที่สุดส่วนใหญ่มาจากสิ่งเหล่านี้

วัตถุเรโซแนนซ์ทำให้เกิดการสั่นพ้องของวงโคจรกับดาวเนปจูน 1:2, 2:3, 2:5, 3:4, 3:5, 4:5 หรือ 4:7 วัตถุที่มีการสั่นพ้อง 2:3 เรียกว่าพลูติโนเพื่อเป็นเกียรติแก่ดาวพลูโตซึ่งเป็นตัวแทนที่สว่างที่สุด

นักดาราศาสตร์เจอราร์ด ไคเปอร์ ซึ่งตั้งชื่อตามชื่อแถบไคเปอร์

วัตถุที่กระจัดกระจายมีความเยื้องศูนย์ของวงโคจรมาก และสามารถเคลื่อนที่ออกห่างจากดวงอาทิตย์ได้หลายร้อยหน่วยทางดาราศาสตร์ที่จุดไกลฟ้า เชื่อกันว่าวัตถุดังกล่าวเคยเข้ามาใกล้ดาวเนปจูนมากเกินไป ซึ่งอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงขยายวงโคจรของมันออกไป ตัวอย่างที่สำคัญของกลุ่มนี้คือเซดนา

หนึ่งในวัตถุในแถบไคเปอร์ที่ใหญ่ที่สุดคือ 2002 LM60 หรือที่เรียกว่า Quaoar ชื่อ Quaoar มาจากตำนานของชาว Tongva ซึ่งครั้งหนึ่งเคยอาศัยอยู่ในบริเวณที่ปัจจุบันคือลอสแอนเจลิส และสื่อถึงพลังสร้างสรรค์อันยิ่งใหญ่

Quaoar โคจรด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 42 AU ด้วยระยะเวลา 288 ปี มันถูกถ่ายภาพครั้งแรกเมื่อปี 1980 แต่ถูกจัดว่าเป็นวัตถุทรานส์เนปจูนในปี 2002 โดยนักดาราศาสตร์ ไมค์ บราวน์ และเพื่อนร่วมงานของเขาที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (คาลเทค) ในแคลิฟอร์เนีย

เส้นผ่านศูนย์กลางของควาอาร์อยู่ที่ประมาณ 1,250 กม. ซึ่งใกล้เคียงกับชารอนซึ่งก่อตัวเป็นระบบดาวคู่ที่มีดาวพลูโต มันเป็นวัตถุในแถบไคเปอร์ที่ใหญ่ที่สุดนับตั้งแต่การค้นพบดาวพลูโตในปี พ.ศ. 2473 และการค้นพบแครอนในปี พ.ศ. 2521 และมันใหญ่มากจริงๆ ปริมาตรของมันเทียบเท่ากับปริมาตรรวมของดาวเคราะห์น้อย 50,000 ดวงโดยประมาณ

ค้นพบในปี 2547, 2547 DW หรือที่รู้จักในชื่อ Orcus หรือ Orcus กลายเป็นว่ามีขนาดใหญ่กว่า - มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1,520 กม. รัศมีวงโคจรประมาณ 45 AU
วัตถุในแถบไคเปอร์อีกชิ้นหนึ่งในปีงบประมาณ 2005 ปีงบประมาณ 9 มีชื่อรหัสว่า "กระต่ายอีสเตอร์" ถูกค้นพบเมื่อวันที่ 31 พฤษภาคม พ.ศ. 2548 โดยทีมชุดเดียวกันของไมค์ บราวน์ จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (คาลเทค) การค้นพบนี้ได้รับการประกาศเมื่อวันที่ 29 กรกฎาคม พร้อมกับการประกาศวัตถุทรานส์เนปจูนอีกสองชิ้น: 2003 EL61 และ 2003 UB313 หรือที่รู้จักในชื่อเอริส

จนถึงขณะนี้ พ.ศ. 2548 FY9 เป็นชื่ออย่างเป็นทางการเพียงชื่อเดียว ค้นพบโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ แต่ยังคงเป็นปริศนา เส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ระหว่าง 50 ถึง 75% ของเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวพลูโต

2003 EL61 ซึ่งยังไม่มีชื่ออย่างเป็นทางการ มีขนาดใกล้เคียงกันแต่สว่างกว่า ทำให้เป็นหนึ่งในวัตถุทรานส์เนปจูนที่รู้จักกันดีที่สุด

2003 EL61 มีคาบการโคจรเท่ากับ 308 ปี เช่นเดียวกับดาวพลูโต แต่วงโคจรของมันมีความเยื้องศูนย์มากกว่า เนื่องจากค่าการสะท้อนแสงที่สูงของรุ่น EL61 ปี 2003 จึงเป็นวัตถุในแถบไคเปอร์ที่สว่างที่สุดเป็นอันดับ 3 รองจากดาวพลูโตและปีงบประมาณ 2005 ปี 9 มันสว่างมากจนบางครั้งสามารถมองเห็นได้ในกล้องโทรทรรศน์สมัครเล่นที่ทรงพลัง แม้ว่ามวลของมันจะเป็นเพียง 32% ของมวลดาวพลูโตก็ตาม 2003 EL61 เป็นวัตถุประเภทกระจายในแถบไคเปอร์

ที่น่าสนใจคือ ปี 2003 EL61 มีดาวเทียม 2 ดวง แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะสงบอยู่แล้วเกี่ยวกับความจริงที่ว่าวัตถุในแถบไคเปอร์ส่วนใหญ่อาจกลายเป็นระบบดาวเคราะห์ที่ซับซ้อนได้

เอริสซึ่งจัดประเภทเป็นดาวเคราะห์ครั้งแรกแล้วจึงย้ายร่วมกับดาวพลูโตไปยังกลุ่มวัตถุทรานส์เนปจูน ปัจจุบันถือเป็นดาวเคราะห์น้อยและเป็นวัตถุในแถบไคเปอร์ที่ใหญ่ที่สุด

เส้นผ่านศูนย์กลางของเอริสอยู่ที่ 2,400 กิโลเมตร ซึ่งใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวพลูโต 6% มวลของมันถูกกำหนดโดยดาวเทียม - Dysnomia จิ๋วซึ่งมีคาบการโคจร 16 วัน สิ่งที่น่าสนใจคือในตอนแรกผู้ค้นพบวางแผนที่จะตั้งชื่อดาวเคราะห์แคระและสหายของมัน Xena และ Gabrielle เพื่อเป็นเกียรติแก่วีรสตรีของซีรีส์ชื่อดัง

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2547 ทีมนักดาราศาสตร์ได้ประกาศการค้นพบดาวเคราะห์ดวงเล็กที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ในระยะห่างที่ไกลมาก ซึ่งมีรังสีดวงอาทิตย์ต่ำมาก ไมค์ บราวน์ ร่วมมือกับดร. แชด ทรูจิลโล จากหอดูดาวเจมินีในฮาวาย และดร. เดวิด ราบิโนวิทซ์ จากมหาวิทยาลัยเยล ค้นพบสิ่งนี้ในปี 2546 ดาวเคราะห์น้อยที่ค้นพบนี้มีชื่ออย่างเป็นทางการว่า 2003 VB12 แต่เป็นที่รู้จักกันดีในชื่อเซดนา เทพีเอสกิโมที่อาศัยอยู่ในส่วนลึกของมหาสมุทรอาร์กติก

คาบการโคจรของเซดนาคือ 10,500 ปี และมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าหนึ่งในสี่ของเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวพลูโตเล็กน้อย วงโคจรของมันยาวขึ้น และ ณ จุดที่ไกลที่สุด อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 900 AU (เพื่อการเปรียบเทียบ รัศมีวงโคจรของดาวพลูโตคือ 38 AU) ผู้ค้นพบของเซดนาจำแนกว่ามันเป็นวัตถุในเมฆออร์ตชั้นในเพราะมันไม่เคยเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ใกล้กว่า 76 AU อย่างไรก็ตาม เซดนาไม่สามารถถือเป็นวัตถุคลาสสิกของภูมิภาคออร์ตได้ เนื่องจากถึงแม้จะมีวงโคจรที่ยาวเป็นพิเศษ แต่การเคลื่อนที่ของมันก็ถูกกำหนดโดยดวงอาทิตย์และวัตถุของระบบสุริยะ และไม่ใช่โดยการรบกวนแบบสุ่มจากภายนอก ตัวเซดนาเองนั้นไม่ปกติ เพราะมันค่อนข้างแปลกที่จะค้นพบวัตถุขนาดใหญ่เช่นนี้ในช่องว่างขยายอันว่างเปล่าระหว่างแถบไคเปอร์และเมฆออร์ต เป็นไปได้ว่าเมฆออร์ตขยายไปสู่ระบบสุริยะมากกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้

ปัจจุบัน เซดนาถือเป็นหนึ่งในวัตถุในแถบไคเปอร์แบบกระจาย ซึ่งรวมถึง 1995 TL8, 2000 YW134 และ 2000 CR105 ด้วย 2000 CR105 ซึ่งค้นพบเมื่อแปดปีที่แล้ว มีลักษณะพิเศษตรงที่วงโคจรที่ยาวมาก โดยมีกึ่งแกนเอกเกือบ 400 AU

คุณลักษณะอีกประการหนึ่งของ Sedna ก็คือสีแดง มีเพียงดาวอังคารเท่านั้นที่มีสีแดงมากกว่ามัน และอุณหภูมิบนพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อยมหัศจรรย์ดวงนี้ไม่เกิน -240°C ซึ่งมีขนาดเล็กมากและเป็นไปไม่ได้ที่จะวัดความร้อนจากดาวเคราะห์โดยตรง (รังสีอินฟราเรด) ดังนั้นจึงมีการใช้ข้อมูลจากแหล่งต่างๆ ที่มีอยู่มากมาย

เช่นเดียวกับวัตถุอื่นๆ ในแถบไคเปอร์ นอกจากนี้ การวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของวัตถุเหล่านี้ยังทำได้ยากมาก โดยปกติแล้ว ขนาดของมันจะถูกกำหนดโดยความสว่าง ซึ่งขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิว สันนิษฐานว่าอัลเบโด้ของดาวเคราะห์น้อยดวงหนึ่งมีค่าเท่ากับอัลเบโด้ของดาวหาง ซึ่งก็คือประมาณ 4% แม้ว่าข้อมูลล่าสุดระบุว่าสามารถมีได้ถึง 12% แต่วัตถุในแถบไคเปอร์อาจมีขนาดเล็กกว่าที่คิดไว้มาก

โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัตถุ 2003 EL61 ซึ่งสะท้อนแสงเกินไปเป็นที่สนใจ มีการค้นพบวัตถุที่คล้ายกันอีกห้าศพในวงโคจรเดียวกันโดยประมาณ สิ่งที่แปลกก็คือดาวเคราะห์ดวงเล็กไม่มีมวลมากพอที่จะกักเก็บบรรยากาศที่อาจตกผลึกและปกคลุมพื้นผิวได้
เมื่อวันที่ 13 ธันวาคม พ.ศ. 2548 มีการค้นพบดาวเคราะห์น้อยดวงหนึ่งชื่อ 2004 XR 190 และตั้งชื่อว่าบัฟฟี เส้นผ่านศูนย์กลางของบัฟฟีอยู่ที่ประมาณ 500-1,000 กม. ซึ่งไม่ถือเป็นสถิติสำหรับดาวเคราะห์ดวงเล็ก อีกสิ่งหนึ่งที่น่าแปลกใจ: แตกต่างจากวัตถุในแถบไคเปอร์ที่กระจัดกระจายซึ่งมีวงโคจรยาว 2004 XR 190 มีวงโคจรเกือบเป็นวงกลม (ใกล้ดวงอาทิตย์ที่ระยะห่าง 52 AU จากดวงอาทิตย์, aphelion ที่ระยะห่าง 62 AU) เอียงเป็นมุม ทำมุม 47 องศากับระนาบสุริยุปราคา สาเหตุของวิถีนี้ยังไม่ชัดเจนสำหรับนักดาราศาสตร์

ยังคงมีความคิดเห็นในหมู่นักดาราศาสตร์ว่าภายในแถบไคเปอร์มีวัตถุขนาดใหญ่จำนวนหนึ่ง อย่างน้อยก็มีขนาดเท่าดาวพลูโต

แน่นอนว่าตามทฤษฎีแล้ว ดาวเคราะห์ X สามารถดำรงอยู่ได้ถ้ามันเล็กและห่างไกลพอที่จะส่งผลกระทบที่เห็นได้ชัดเจนต่อวิถีโคจรของดาวพลูโต

แต่วัตถุในแถบไคเปอร์ที่ใกล้ที่สุดสำหรับเราอาจเป็นฟีบี ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ มันหมุนรอบโลกใน ด้านหลังซึ่งบ่งชี้ว่าฟีบีไม่ได้ก่อตัวขึ้นในดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ของดาวเสาร์ แต่อยู่ที่อื่นและถูกดาวเสาร์จับไว้ในเวลาต่อมา

ฟีบี ดวงจันทร์ของดาวเสาร์

อาจก่อตัวขึ้นในวงโคจรเฮลิโอเซนตริกใกล้ดาวเสาร์จากเศษซากที่ก่อตัวเป็นแกนกลางของมัน ตามอื่น สถานการณ์ที่เป็นไปได้ฟีบี้อาจถูกจับกุมจากพื้นที่ห่างไกลกว่านี้มาก เช่น จากแถบไคเปอร์ ความหนาแน่นของดาวเทียมอยู่ที่ 1.6 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร ดังนั้นจึงไม่สามารถบอกได้ว่าอยู่ใกล้ดาวพลูโตซึ่งมีความหนาแน่น 1.9 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร หรือดวงจันทร์ของดาวเสาร์ซึ่งมีความหนาแน่นเฉลี่ยประมาณ 1.3 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

อย่างไรก็ตาม ตัวบ่งชี้ดังกล่าวไม่น่าเชื่อถือเกินกว่าที่จะพึ่งพาได้

ดังนั้นปัญหานี้ยังคงเป็นข้อถกเถียงกันอย่างมาก

ด้านหลังแถบไคเปอร์มีการก่อตัวระดับโลกอีกรูปแบบหนึ่งนั่นคือเมฆออร์ต แนวคิดเกี่ยวกับเมฆดังกล่าวถูกเสนอครั้งแรกโดยนักดาราศาสตร์ชาวเอสโตเนีย Ernst Epic ในปี 1932 และจากนั้นก็ได้รับการพัฒนาตามทฤษฎีโดย Jan Oort นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวดัตช์ในปี 1950 หลังจากนั้นจึงตั้งชื่อเมฆดังกล่าว มีการเสนอว่าดาวหางมาจากเปลือกทรงกลมที่ขยายออกไป ซึ่งประกอบด้วยวัตถุน้ำแข็ง ที่บริเวณรอบนอกของระบบสุริยะ วัตถุจำนวนมหาศาลนี้ปัจจุบันเรียกว่าเมฆออร์ต มันแผ่ขยายไปทั่วทรงกลมด้วยรัศมี 5,000 ถึง 100,000 AU

ประกอบด้วยวัตถุน้ำแข็งหลายพันล้านก้อน ในบางครั้ง ดาวฤกษ์ที่ผ่านไปมาจะรบกวนวงโคจรของวัตถุใดวัตถุหนึ่ง ทำให้มันเคลื่อนเข้าสู่ระบบสุริยะชั้นในเหมือนกับดาวหางคาบยาวเป็นดิสก์ทรงกลมที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ที่ระยะห่าง 30 ถึง 55 หน่วย

แถบไคเปอร์ตั้งชื่อตามเจอราร์ด ไคเปอร์ ซึ่งทำนายการมีอยู่ของมันในปี 1951 หรือ 41 ปีก่อนการสังเกตวัตถุเหล่านี้ครั้งแรกในปี 1992 พวกมันอยู่ในกลุ่มของสิ่งที่เรียกว่าวัตถุทรานส์เนปจูน วัตถุที่ค้นพบมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 ถึง 1,000 กิโลเมตร เชื่อกันว่าแถบนี้เป็นแหล่งกำเนิดของดาวหางคาบสั้น

วัตถุชิ้นแรกเหล่านี้ถูกค้นพบในปี 1992 โดยทีมงานจากมหาวิทยาลัยฮาวาย

บริเวณวงแหวนนี้คล้ายกับแถบดาวเคราะห์น้อย แต่ใหญ่กว่า ใหญ่กว่า 20 เท่า และมวลมากกว่า 20 ถึง 200 เท่า เช่นเดียวกับแถบดาวเคราะห์น้อย ส่วนใหญ่ประกอบด้วยวัตถุขนาดเล็ก เศษที่เหลือจากการก่อตัวของระบบสุริยะ และดาวเคราะห์แคระอย่างน้อยสามดวง ได้แก่ ดาวพลูโต มาเคมาเก และเฮาเม ในทางกลับกัน แม้ว่าแถบดาวเคราะห์น้อยจะประกอบด้วยวัตถุที่เป็นหินและโลหะเป็นส่วนใหญ่ แต่วัตถุในแถบไคเปอร์นั้นส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารประกอบระเหยที่เยือกแข็ง เช่น มีเทน แอมโมเนีย หรือน้ำ

ไม่ควรสับสนระหว่างแถบไคเปอร์กับเมฆออร์ต ซึ่งเป็นโซนที่ยังเป็นทฤษฎีอยู่ วัตถุในแถบไคเปอร์ เช่นเดียวกับวัตถุกระจายและสมาชิกที่เป็นไปได้ของเมฆออร์ต เรียกรวมกันว่าวัตถุทรานส์เนปจูน

วัตถุในแถบไคเปอร์

มีการสังเกตการณ์วัตถุในแถบไคเปอร์มากกว่า 800 ชิ้น เป็นเวลานานที่นักดาราศาสตร์ถือว่าดาวพลูโตและชารอนเป็นวัตถุหลักของกลุ่มนี้

อย่างไรก็ตาม เมื่อวันที่ 4 มิถุนายน พ.ศ. 2545 ได้มีการค้นพบ Quaoar วัตถุที่มีขนาดไม่ธรรมดา ร่างนี้มีขนาดเพียงครึ่งหนึ่งของดาวพลูโต มีขนาดใหญ่กว่าดวงจันทร์ชารอนด้วย ตั้งแต่นั้นมา มีการค้นพบวัตถุรองอื่นๆ ในแถบไคเปอร์

แต่เมื่อวันที่ 13 พฤศจิกายน พ.ศ. 2546 ได้มีการประกาศเปิด ตัวใหญ่ซึ่งอยู่ไกลกว่าดาวพลูโตมาก เขาเรียกมันว่าเซดนา วัตถุเซดนาได้โค่นล้มตำแหน่งในฐานะวัตถุทรานส์เนปจูนที่ใหญ่เป็นอันดับสอง การเป็นสมาชิกของมันในแถบไคเปอร์ถูกตั้งคำถามโดยนักดาราศาสตร์บางคน ซึ่งพิจารณาว่ามันอยู่ห่างจากแถบไคเปอร์มากเกินไป ซึ่งอาจเป็นตัวแทนของขีดจำกัดล่างของเมฆออร์ต

สิ่งที่น่าประหลาดใจเกิดขึ้นในวันที่ 29 กรกฎาคม พ.ศ. 2548 เมื่อมีการประกาศเปิดไซต์ใหม่สามแห่ง ได้แก่ Eris, Makemake และ Haumea ในตอนแรกเชื่อกันว่าเอริสมีอายุมากกว่าดาวพลูโตเอง จึงได้ชื่อว่าเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 10 และในเวลานั้นถือเป็นดาวเคราะห์ X ในตำนาน อย่างไรก็ตาม การสำรวจนิวฮอไรซันส์ของนาซ่าในปี 2558 เผยให้เห็นเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวพลูโต มันมีระยะทาง 2,370 กิโลเมตร ซึ่งใหญ่กว่าการประมาณการครั้งก่อนประมาณ 80 กิโลเมตร ดังนั้นตอนนี้เราจึงรู้ได้อย่างแน่นอนว่าเอริส (2,326 ± 12 กม.) นั้นเล็กกว่าดาวพลูโตเล็กน้อย พูดอย่างเคร่งครัด Eris ไม่ได้อยู่ในแถบไคเปอร์ มันเป็นส่วนหนึ่งของเมฆออร์ตเนื่องจากระยะทางเฉลี่ยถึงดวงอาทิตย์คือ 67 μA

การจำแนกประเภท

การจำแนกประเภทที่แน่นอนของวัตถุเหล่านี้ไม่ชัดเจน เนื่องจากการสังเกตให้ข้อมูลน้อยมากเกี่ยวกับองค์ประกอบหรือพื้นผิวของวัตถุเหล่านั้น แม้แต่การประมาณขนาดของมันก็ยังเป็นที่น่าสงสัย เนื่องจากในหลายกรณีมันขึ้นอยู่กับหลักฐานทางอ้อมเท่านั้นเมื่อเปรียบเทียบกับวัตถุอื่นที่คล้ายคลึงกัน เช่น

นับตั้งแต่การค้นพบวัตถุชิ้นแรกในปี 1992 มีการค้นพบวัตถุอื่นๆ มากกว่าหนึ่งพันชิ้นในแถบไคเปอร์ และจะมีวัตถุมากกว่า 70,000 วัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 100 กิโลเมตร

วัตถุในแถบไคเปอร์ขนาดใหญ่

พ.ศ. 2550 ดาวพลูโตเป็นวัตถุในแถบไคเปอร์ที่ใหญ่ที่สุด โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2,300 กิโลเมตร ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2543 มีการค้นพบวัตถุหลายชิ้นในแถบไคเปอร์ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 500 ถึง 1,200 กม. Quaoar วัตถุคลาสสิกที่ค้นพบในปี 2545 มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 1,200 กม. Makemake และ Hauma ซึ่งมีการประกาศเปิดตัวพร้อมกันเมื่อวันที่ 29 กรกฎาคม พ.ศ. 2548 นั้นยิ่งใหญ่กว่านั้นอีก วัตถุอื่นๆ เช่น อิกเซียน (ค้นพบในปี พ.ศ. 2544) และวรูนา (ค้นพบในปี พ.ศ. 2543) มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 500 กม.

ในปี พ.ศ. 2558 มีวัตถุในระบบสุริยะเพียง 5 ดวงเท่านั้น ได้แก่ เซเรส ดาวพลูโต เฮาเมีย มาเคมาเก และเอริส ที่ได้รับการพิจารณาอย่างเป็นทางการว่าเป็นดาวเคราะห์แคระ และอีก 4 รายการสุดท้ายถือเป็นดาวพลูตอยด์ อย่างไรก็ตาม วัตถุอื่นๆ อีกจำนวนมากในแถบไคเปอร์มีขนาดใหญ่พอที่จะเป็นทรงกลม และในอนาคตอาจถูกจัดประเภทเป็นดาวเคราะห์แคระ

แม้จะมีความยาวมากก็ตาม มวลรวมแถบไคเปอร์มีขนาดค่อนข้างเล็กประมาณหนึ่งในสิบของ พื้นที่ทั้งหมดโลก. วัตถุส่วนใหญ่มีแสงสลัว ซึ่งสอดคล้องกับแบบจำลองการสะสม เนื่องจากวัตถุบางขนาดเท่านั้นที่สามารถขยายให้ใหญ่ขึ้นได้ โดยทั่วไป จำนวนวัตถุที่มีขนาด N ที่แน่นอนจะแปรผกผันกับกำลัง q ของเส้นผ่านศูนย์กลาง D: N ~ D-q ความสัมพันธ์ตามสัดส่วนนี้ได้รับการสนับสนุนจากการสังเกต และค่าของ q คาดว่าจะอยู่ที่ 4 ± 0.555 ในสถานะความรู้ปัจจุบัน (2008) ทราบเพียงขนาดของวัตถุเท่านั้น ขนาดของมันจะพิจารณาจากอัลเบโด้คงที่

วัตถุที่ใหญ่ที่สุด 2 ใน 3 ดวงในแถบไคเปอร์มีดวงจันทร์ ดาวพลูโตมี 5 ดวง และฮูมามี 2 ดวง นอกจากนี้ เอริสซึ่งเป็นวัตถุกระจายตัวที่ก่อตัวในแถบไคเปอร์ก็มีวัตถุหนึ่งด้วย สัดส่วนของวัตถุในแถบไคเปอร์ที่มีดาวเทียมสำหรับวัตถุขนาดใหญ่มากกว่าวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่า ซึ่งบ่งชี้ถึงกลไกการก่อตัวที่แตกต่างกัน ในทางกลับกัน 1% (หรือเปอร์เซ็นต์ที่สูง) ของวัตถุจะเป็นระบบไบนารี ซึ่งก็คือวัตถุสองชิ้นที่มีมวลค่อนข้างใกล้ในวงโคจรรอบกันและกัน ดาวพลูโตและชารอนเป็นตัวอย่างที่โด่งดังที่สุด

มวลรวมของวัตถุในแถบไคเปอร์ถูกประมาณโดยกล้องโทรทรรศน์จากจำนวนและขนาดของวัตถุ โดยประมาณค่าอัลเบโดเฉลี่ยที่ 0.04 และความหนาแน่นเฉลี่ยที่ 1 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร จะได้มวลประมาณ 1% ของมวลโลก

แถบไคเปอร์เป็นบริเวณในระบบสุริยะที่เริ่มต้นเหนือดาวเนปจูน แต่นักวิทยาศาสตร์ ในขณะนี้ไม่รู้ว่ามันสิ้นสุดตรงไหน เราไม่รู้ว่าเกิดอะไรขึ้นที่ขอบด้านนอกของแถบไคเปอร์หรืออยู่ที่ไหน แต่เรารู้ว่ามันอยู่ไกลมาก บางส่วน วัตถุเปิดแถบไคเปอร์มีวงโคจรที่ผิดปกติซึ่งมากกว่าระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ถึง 2,000 เท่า

การค้นพบแถบไคเปอร์

ไม่มีใครทำนายการค้นพบแถบไคเปอร์ ไม่มีใครเขียนรายงานที่กล่าวว่า: “จงมองหาวัตถุที่มีความสว่างเช่นนั้น ขนาดดังกล่าว และในปริมาณดังกล่าว” แต่มีข้อสันนิษฐาน สิ่งที่มีชื่อเสียงที่สุดคือสมมติฐานของ Gerard Kuiper นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันที่มีเชื้อสายดัตช์ ในปี 1951 เขาเขียนบทความโดยกล่าวว่า เป็นเรื่องแปลกที่ระบบสุริยะสิ้นสุดลงที่ดาวพลูโต และบางทีอาจจะดำเนินต่อไปหลังจากนั้น นี่ฟังดูเป็นเรื่องปกติสำหรับผู้อ่านยุคใหม่ ไคเปอร์ยังกล่าวอีกว่า “หากมีวัตถุเล็กๆ อยู่ที่ขอบระบบสุริยะ แรงโน้มถ่วงของดาวพลูโต (ซึ่งเราถือว่ามีมวลเท่ากับวัตถุท้องฟ้าหรือใหญ่กว่าโลก) อาจทำให้วงโคจรของวัตถุเหล่านี้ไม่เสถียรเป็นเวลานาน เมื่อก่อนและบริเวณนี้ก็คงจะว่างเปล่า” ไคเปอร์คิดผิดเกี่ยวกับดาวพลูโต มันไม่ได้ใหญ่โตขนาดนั้น มีมวลเพียง 0.2% ของมวลโลก และไม่มีผลเช่นเดียวกันกับเทห์ฟากฟ้าที่อยู่รอบๆ ที่น่าประชดก็คือว่าไคเปอร์ไม่ได้เสนอว่าจะมีสิ่งที่ต่อมาเรียกว่าแถบไคเปอร์ เขาคิดว่าเขาไม่อยู่ที่นั่น นี่คือตัวอย่างกฎของสติกเลอร์: "ไม่ การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ไม่ได้ตั้งชื่อตามผู้ค้นพบ” กฎของสติกเลอร์ถูกค้นพบโดย Robert Merton ซึ่งพิสูจน์ข้อความนี้

เจอราร์ด ไคเปอร์ (1905–1973)

ก่อนไคเปอร์ นักวิทยาศาสตร์ยังได้ตั้งสมมติฐานที่แตกต่างกัน หนึ่งในนั้นถูกสร้างขึ้นในปี 1943 ระหว่างสงครามโลกครั้งที่สองโดยชาวไอริชชื่อ Kenneth Edgeworth เขาเขียนหนึ่งหรือสองประโยคในบทความของเขาและกล่าวว่า “บางทีอาจมีเทห์ฟากฟ้าบางดวงที่ขอบระบบสุริยะซึ่งมืดเกินกว่าที่เรามองเห็น (เขาเรียกพวกมันว่ากระจุกดาว) และบางทีพวกมันก็จัดอยู่ในประเภทดาวหาง” . แต่นี่ไม่ใช่สมมติฐานทางวิทยาศาสตร์ ไม่ได้ขึ้นอยู่กับสิ่งใดๆ และไม่สามารถทำอะไรกับเรื่องนี้ได้ สิ่งนี้ชวนให้นึกถึงงานเขียนของนอสตราดามุสซึ่งในศตวรรษที่ 16 ทำนายเหตุการณ์ที่สองโดยไม่ได้ตั้งใจ สงครามโลกครั้งที่และการลอบสังหารประธานาธิบดีเคนเนดี้ ถ้าคุณเขียนอะไรที่คลุมเครือ คุณจะปล่อยให้คนรุ่นต่อๆ ไปได้คิดเรื่องนี้ บางคนอาจคิดว่าคุณรู้ว่าคุณกำลังพูดถึงอะไร ทั้งที่จริงๆ แล้วคุณไม่รู้

เมื่อเราเริ่มมองหาแถบไคเปอร์ในปี 1986 คอมพิวเตอร์มีความอ่อนแอมากจนไม่มีใครสามารถคำนวณพลวัตของระบบสุริยะได้ จำเป็นต้องทำงานกับตัวเลขโดยประมาณที่นำมารวมกันในเชิงวิเคราะห์ ซึ่งเป็นเรื่องยากมาก ในเวลานั้น มีความสนใจอย่างมากว่าดาวหางคาบสั้นมาจากไหน เนื่องจากยังไม่พบแหล่งกำเนิดที่น่าสงสัย นั่นคือ เมฆออร์ต ฮูลิโอ เฟอร์นันเดซ นักดาราศาสตร์ชาวอุรุกวัยเขียนรายงานเมื่อปี 1980 โดยเสนอว่าอาจมีบริเวณอื่นนอกเหนือจากดาวเนปจูนซึ่งมีดาวหางคาบสั้นเข้ามา บทความนี้คล้ายกับสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์อยู่แล้ว ต่างจากงานของ Kuiper และ Edgeworth เมื่อมองย้อนกลับไปดูน่าเชื่อ แต่มันไม่ได้กระตุ้นให้นักวิทยาศาสตร์ค้นหารวมทั้งพวกเราด้วย ฟังดูไม่ดี แต่มันเป็นเพียงบทความอื่น

วัตถุชิ้นแรกในแถบไคเปอร์

วิธีการทางวิทยาศาสตร์มักถูกอธิบายว่าเป็นการตั้งสมมติฐานที่ได้รับการพิสูจน์โดยการสังเกต แต่นั่นไม่ใช่วิธีที่วิทยาศาสตร์มักจะทำงาน ในทางดาราศาสตร์ แทบไม่มีอะไรถูกค้นพบโดยการเดา และเกือบทุกสิ่งที่สำคัญถูกค้นพบโดยบังเอิญ ทฤษฎีมักถูกสร้างขึ้นเพื่ออธิบายสิ่งใหม่ๆ ที่สามารถสังเกตได้ ไม่ค่อยเกิดขึ้นที่สมมติฐานจะได้รับการยืนยันโดยการสังเกต เราไม่ดีพอสำหรับสิ่งนี้ อย่างไรก็ตาม หากไม่มีแบบจำลองที่เหมาะสมในปี 1985 เราคงไม่รู้ว่าขอบของระบบสุริยะว่างเปล่านั้นดูแปลก ด้านหลังดาวเสาร์มีดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน และดาวพลูโต ซึ่งเป็นวัตถุสามชิ้น ในเวลาเดียวกัน ส่วนด้านในของระบบสุริยะก็เต็มไปด้วยวัตถุต่างๆ เช่น ดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง และดาวเคราะห์อื่นๆ และมันก็แปลกมาก: ทำไมระบบสุริยะถึงว่างเปล่าที่ขอบและเต็มไปด้วยวัตถุภายใน? นั่นเป็นเหตุผลที่เราตัดสินใจทำการศึกษา มันว่างเปล่าเพราะวัตถุทั้งหมดอยู่ห่างไกล หรือว่างเปล่าเพราะวัตถุที่อยู่ห่างไกลสลัวเกินกว่าที่เราจะสังเกตเห็น เราไม่ได้คิดถึงแถบไคเปอร์ เราไม่ได้คิดถึงสิ่งที่อยู่เหนือดาวเนปจูน เรามีความสุขที่อย่างน้อยเราก็รู้ว่าสิ่งใดอยู่เหนือดาวเสาร์ และไม่มีอะไรจะพูดอีกต่อไป ด้วยเหตุนี้ เราจึงเริ่มการศึกษาที่เราเรียกว่า "การศึกษาวัตถุที่ช้า" มีจุดมุ่งหมายเพื่อค้นหาบางสิ่งที่อยู่นอกดาวเสาร์

ปรากฎว่าเป็นเรื่องยากมากในการคำนวณระยะทางถึงวัตถุ เว้นแต่ว่าคุณจะใช้รูปทรงเรขาคณิตพิเศษเพื่อชี้กล้องโทรทรรศน์ไปทางดวงอาทิตย์โดยตรง เมื่อคุณทำเช่นนี้ ความเร็วของวัตถุที่เคลื่อนที่ข้ามท้องฟ้าจะแปรผกผันกับระยะทางเนื่องจากพารัลแลกซ์ มันเหมือนกับเครื่องบินสองลำ อันที่บินสูงกว่าด้วยความเร็ว 50 ไมล์ต่อชั่วโมงใช้เวลาข้ามท้องฟ้านานกว่า และอีกอันที่บินต่ำด้วยความเร็วเท่ากันจะข้ามท้องฟ้าเร็วมาก เราสามารถวัดระยะทางตามความเร็วได้ เราใช้กลยุทธ์ง่ายๆ นี้ในการสังเกตตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ แล้วใช้พารัลแลกซ์เพื่อวัดระยะทาง นั่นเป็นเหตุผลที่เราเรียกมันว่า "การวิจัยวัตถุที่ช้า" เรามองหาวัตถุที่เคลื่อนที่ช้าๆ เนื่องจากมีแนวโน้มว่าวัตถุเหล่านี้จะอยู่ห่างไกลมาก

เราไม่พบสิ่งที่น่าสนใจมานานหลายปี เราพบวัตถุเช่นดาวเคราะห์น้อยมากมายในระบบสุริยะชั้นใน แต่เราไม่พบสิ่งใดเลยนอกเหนือจากดาวเสาร์ และนั่นคือสิ่งที่เรากำลังมองหา เราใช้เวลาประมาณ 5 ปีในการวิจัยนี้และไม่พบสิ่งใดที่มีคุณค่าจนกระทั่งปี 1992 แล้วพวกเขาก็พบวัตถุนั้น มันไม่ได้อยู่นอกวงโคจรของดาวเสาร์เท่านั้น แต่ยังอยู่นอกเหนือขอบเขตของระบบสุริยะที่รู้จักอีกด้วย เราตั้งชื่อวัตถุนี้ว่า 1992 QB1 มันเป็นวัตถุที่อยู่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบเห็นในระบบสุริยะ

มันน่าตื่นเต้นมาก ประเด็นก็คือ จนกว่าคุณจะพบสิ่งแรก คุณจะไม่รู้ว่าสิ่งที่คุณทำอยู่นั้นไร้ประโยชน์หรือไม่ คุณไม่รู้ว่าคุณกำลังมองไปถูกทางหรือไม่ คุณไม่รู้ด้วยซ้ำว่ามีอะไรให้ค้นหาที่นั่นหรือไม่ แต่ทันทีที่คุณพบวัตถุชิ้นหนึ่ง ความสงสัยทั้งหมดก็หายไป สิ่งนี้มีผลกระทบต่องานทั้งหมดของคุณ ต่อวิธีคิดของคุณ จนทำให้คุณก้าวไปไกลกว่าทุกสิ่ง อุปสรรคทางจิตวิทยา- สิ่งที่ดูเหมือนเป็นไปไม่ได้จะกลายเป็นเรื่องธรรมดาเมื่อทำไปแล้ว ฉันทำงานร่วมกับ Jane Lu ซึ่งตอนนั้นเป็นนักศึกษาหลังปริญญาเอก หลังจากที่เราค้นพบ 1992 QB1 เราก็เริ่มค้นหาวัตถุอื่นๆ เราพบวัตถุประมาณ 40 หรือ 50 ชิ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า นักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ เข้าร่วมเกมนี้และภายในกลางปี ​​​​2559 จำนวนทั้งหมดมีวัตถุที่รู้จักเกือบ 2,000 ชิ้น นี่เป็นจำนวนมาก

วัตถุในแถบไคเปอร์และการอพยพของดาวเคราะห์

ในไม่ช้า เราก็ค้นพบสิ่งที่น่าอัศจรรย์มากมายเกี่ยวกับแถบไคเปอร์ เช่นเราพบว่ามี ประเภทต่างๆวัตถุในแถบไคเปอร์ เราได้ตั้งชื่อที่แตกต่างกันออกไป ได้แก่ คลาสสิค เสียงก้อง กระจาย และโดดเดี่ยว พวกมันมีความแตกต่างกันแบบไดนามิก โดยหลักๆ เป็นเพราะเหตุผลที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมแรงโน้มถ่วงของดาวเนปจูน ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่มีมวลค่อนข้างมาก (ใหญ่กว่าโลกถึง 16 เท่า) และอยู่ไม่ไกลจากวัตถุในแถบไคเปอร์บางดวงมากนัก ดาวเนปจูนกำหนด โครงสร้างแบบไดนามิกบนแถบไคเปอร์เนื่องจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วง เราพิสูจน์ว่าดาวพลูโตเป็นเพียงวัตถุในแถบไคเปอร์ขนาดใหญ่ โดยพิจารณาการกระจายของขนาดและมวลในแถบไคเปอร์ และตระหนักว่านี่เป็นเพียงส่วนยอดของภูเขาน้ำแข็ง จากวัตถุที่เราเห็น เราได้แยกวัตถุในแถบไคเปอร์ 100,000 ชิ้นออกไป นับร้อยกิโลเมตรและวัตถุนับพันล้านชิ้นมากกว่าหนึ่งกิโลเมตร น่าแปลกใจที่พวกเขาไม่เคยรู้จักมาก่อนเลย

แม้ว่าจะมีวัตถุในแถบไคเปอร์จำนวนมาก แต่เราพบว่ามวลของพวกมันค่อนข้างน้อย ซึ่งเท่ากับเพียง 10% ของมวลโลก เป็นเรื่องลึกลับ: วัตถุเหล่านี้ก่อตัวขึ้นได้อย่างไรหากพวกมันมีมวลน้อยเช่นนี้? มีวัสดุเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่กระจายไปทั่วแถบไคเปอร์ปริมาณมาก ร่างกายเหล่านี้เติบโตช้ามาก แบบจำลองแถบไคเปอร์มวลต่ำกลายเป็นประเด็นร้อน พวกเขาอาศัยแนวคิดที่ว่าแถบไคเปอร์นั้นมีมวลมากกว่ามากเมื่อเริ่มก่อตัว ซึ่งมีมวลมากกว่าโลกถึง 20 หรือ 40 เท่า แต่มวลส่วนใหญ่ก็หายไป

เสียงสะท้อนของวงโคจร

กุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจการสูญเสียมวลนั้นอยู่ในข้อสังเกตอื่นที่เราทำ ประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าวัตถุในแถบไคเปอร์นั้น "เชื่อมโยง" ด้วยเสียงสะท้อนในวงโคจรของดาวเนปจูน ซึ่งหมายความว่าคาบดาวฤกษ์หารด้วยคาบดาวเนปจูนเป็นอัตราส่วนของจำนวนเต็มเล็ก ตัวอย่างเช่น ในการสั่นพ้องจาก 3 ถึง 2 ดาวเนปจูนโคจรรอบดวงอาทิตย์สามครั้งในเวลาเดียวกัน ซึ่งวัตถุในแถบไคเปอร์สามารถโคจรรอบดวงอาทิตย์ได้เพียงสองครั้งเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าแรงโน้มถ่วงของดาวเนปจูนกระทำต่อวัตถุในวงโคจรนั้น แรงจึงเพิ่มขึ้น เช่น เมื่อเราเหวี่ยงวงสวิงและแรงเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

การค้นพบนี้จัดทำโดย Renu Malhotra แห่งรัฐแอริโซนาในช่วงทศวรรษ 1990 ไม่นานหลังจากการค้นพบแถบไคเปอร์ การสังเกตวัตถุที่มีเสียงสะท้อนชิ้นแรกทำให้เกิดรูปลักษณ์ที่สวยงามของแบบจำลองนี้ แต่คำถามคือจะวาดวัตถุเหล่านี้ให้สะท้อนได้อย่างไร หากคุณกระจายวัตถุในแถบไคเปอร์ จะมีเพียงไม่กี่ชิ้นเท่านั้นที่จะสะท้อนในแบบที่เราเห็น เรณูก็อธิบายเรื่องนี้ด้วย เธอเริ่มต้นจากงานของ Fernandez และ Wing Yip ซึ่งกล่าวว่าดาวเคราะห์อพยพ รัศมีของวงโคจรของดาวเคราะห์ไม่เหมือนกับในปัจจุบันเสมอไป ตัวอย่างเช่น ดาวเนปจูนอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้นก่อนแล้วจึงเคลื่อนตัวออกห่างจากดวงอาทิตย์

และเมื่อมันเคลื่อนที่ออกไปไกลขึ้น เสียงสะท้อนของมันก็ถูกผลักและรวบรวมโดยวัตถุในแถบไคเปอร์ มันคล้ายกับการที่หิมะสะสมในพลั่วเมื่อเราดันมันเข้าไป ขณะที่เสียงสะท้อนผ่านแถบไคเปอร์ วัตถุก็ "ติดอยู่" กับแถบนั้น สิ่งนี้อธิบายว่าทำไมจึงมีวัตถุจำนวนมากในการสั่นพ้องของวงโคจร นี่เป็นคำอธิบายเดียวว่าทำไมวัตถุจำนวนมากจึงสะท้อนกับดาวเนปจูน แถบไคเปอร์แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์ไม่ได้ก่อตัวในวงโคจรที่พวกมันอยู่ในตอนนี้ พวกเขาอพยพ

ผลกระทบต่อระบบสุริยะ

แถบไคเปอร์มีอิทธิพลอย่างมากต่อความเข้าใจเกี่ยวกับกำเนิดและพลวัตของระบบสุริยะ ก่อนหน้านี้ ระบบสุริยะเป็นเหมือนนาฬิกา ซึ่งเป็นกลุ่มของดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ในลักษณะที่ผ่อนคลาย มั่นคง คาดเดาได้ หรือแม้แต่น่าเบื่อ ด้วยการค้นพบแถบไคเปอร์ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งวัตถุที่มีเสียงสะท้อนที่ทำให้ดาวเคราะห์อพยพ ความเป็นไปได้ที่ไม่ธรรมดาก็ได้เกิดขึ้น ถ้าดาวเคราะห์ถูกพาไปยังจุดที่พวกเขาอยู่ตอนนี้ พวกมันอาจจะผ่านการสั่นพ้องของกันและกัน หากเป็นเช่นนั้น พวกมันก็เขย่าระบบสุริยะ และเกิดกระบวนการวุ่นวายต่างๆ ขึ้น ในบางแบบจำลอง การสูญเสียวัตถุในแถบไคเปอร์ไป 99.9% อาจเกิดขึ้นเนื่องจากการสั่นอย่างรุนแรงของระบบสุริยะ ซึ่งเกิดขึ้นจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการอพยพของดาวเคราะห์

การเข้าใจว่าโครงสร้างของแถบไคเปอร์ขึ้นอยู่กับการอพยพของดาวเคราะห์ ทำให้ทิศทางการสำรวจระบบสุริยะเปลี่ยนไป คุณลักษณะที่ไม่ได้คาดหวังและไม่มีใครคาดเดาได้กลับกลายเป็นสิ่งสำคัญอย่างน่าประหลาดใจสำหรับการทำความเข้าใจจุดยืนของเราในระบบนี้ อิทธิพลของแถบไคเปอร์ต่อการศึกษาระบบสุริยะและวิวัฒนาการของการก่อตัวนั้นมีมากมายมหาศาล ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสถาปัตยกรรมระบบสุริยะแตกต่างจากที่เราคิดไว้มาก และตอนนี้เราเข้าใจแล้วว่าระบบสุริยะไม่ได้ทำงานเหมือนนาฬิกา

แถบไคเปอร์และเมฆออร์ต

ดาวหางมักจะมีขนาดไม่ใหญ่มาก (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณหนึ่งกิโลเมตร) และพวกมันสูญเสียมวล (มันเข้าไปที่หาง) เราสามารถคำนวณได้ว่าต้องใช้เวลานานเท่าใดก่อนที่ดาวหางจะสูญเสียมวลตามมาตรฐานของเรา และสิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นนานนัก - ประมาณ 10,000 ปี นิวเคลียสของดาวหางไม่สามารถมีอายุเท่ากับระบบสุริยะซึ่งมีอายุ 4.5 พันล้านปีอยู่แล้ว เป็นไปได้มากว่าพวกมันเพิ่งปรากฏในระบบสุริยะ กล่าวอีกนัยหนึ่ง พวกมันเพิ่งปรากฏในระบบสุริยะที่ไหนสักแห่งใกล้โลก และทันทีที่พวกมันปรากฏขึ้น พวกมันก็เริ่มระเหยไป คำถามคือพวกเขามาจากไหน?

มีสองคำตอบสำหรับคำถามนี้ สูตรแรกจัดทำขึ้นในทศวรรษปี 1950 โดยนักดาราศาสตร์ชาวดัตช์ แจน ออร์ต เขาพบว่าดาวหางคาบยาว (ซึ่งมีวงโคจรมีอายุมากกว่า 200 ปี) มีวงโคจรทรงรีขนาดใหญ่มากซึ่งกระจายออกไปแบบสุ่ม จำนวนที่เท่ากันโดยประมาณมาจากทิศทางที่ต่างกัน: จาก ซีกโลกเหนือจากทางใต้ จากแหล่งกำเนิดทรงกลมและไอโซโทรปิก แหล่งกำเนิดทรงกลมเรียกว่าเมฆออร์ต ดูเหมือนฝูงผึ้งฝูงใหญ่ล้อมรอบระบบสุริยะ มันมีขนาดใหญ่มาก 50,000 หรือ 70,000 เท่าของระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์และโลก นี่คือที่มาของดาวหางคาบยาว เราไม่ได้สังเกตวัตถุในกลุ่มเมฆออร์ตเพราะมันมืดเกินไปสำหรับกล้องโทรทรรศน์ของเรา ทุกสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับเมฆออร์ต รวมถึงความรู้เกี่ยวกับการดำรงอยู่ของมัน ได้มาจากดาวหางที่ถูกกระแทกออกจากเมฆออร์ตด้วยแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ที่เคลื่อนผ่าน

ดาวหาง ISON เคลื่อนผ่านดาวศุกร์ ดาวหางมาจากกลุ่มเมฆออร์ต

ในทางกลับกัน ดาวหางคาบสั้น (ซึ่งมีคาบน้อยกว่า 200 ปี) มีวงโคจรค่อนข้างสั้นและเป็นวงกลม พวกมันไม่ได้กระจายแบบสุ่ม แต่ตรงกันข้าม มันอยู่ในแนวเดียวกับระนาบวงโคจรของระบบสุริยะ คำถามเดียวกัน: พวกเขามาจากไหน? ออร์ตบอกว่าพวกมันมาจากเมฆออร์ต แต่ดาวพฤหัสบดีสามารถจับพวกมันได้และเปลี่ยนวงโคจรของมันจนกลายเป็นดิสก์ แนวคิดนี้ได้รับการยอมรับตั้งแต่ปี 1950 ถึง 1980 แต่ปรากฎว่าดาวพฤหัสบดีมีปัญหาในการจับดาวหางคาบยาวจากเมฆออร์ตและทำให้คาบสั้นได้

แถบไคเปอร์อย่างที่เราทราบกันว่าส่งระบบสุริยะด้วยระบบคาบสั้น และเนื่องจากแถบนี้อยู่ใกล้กว่ามาก (50 หน่วยดาราศาสตร์ แทนที่จะเป็น 50,000 หน่วยดาราศาสตร์ของเมฆออร์ต) เราจึงสามารถสังเกตได้ ไม่ใช่แค่วัตถุที่บินไปในอวกาศใกล้โลก นี่เป็นอีกสาเหตุหนึ่งว่าทำไมแถบไคเปอร์จึงเป็นเรื่องใหญ่ในหมู่นักดาราศาสตร์

แถบไคเปอร์ และระบบดาวอื่นๆ

ดิสก์ที่เหลืออยู่มีความคล้ายคลึงกับแถบไคเปอร์ที่พบในรอบดาวฤกษ์อื่น ดาวประเภทเดียวกับดวงอาทิตย์หลายดวงมีจานฝุ่น ซึ่งอนุภาคฝุ่นในจานไม่สามารถดำรงอยู่ได้เป็นเวลานาน เราสามารถคำนวณได้ว่าฝุ่นมีอยู่นานแค่ไหน และไม่นาน ความจริงที่ว่าดาวฤกษ์ยังคงมีจานฝุ่น (หรือฝุ่นตกค้าง) อยู่ หมายความว่าฝุ่นนั้นมาจากแหล่งใดแหล่งหนึ่ง แบบจำลองแถบไคเปอร์เป็นแหล่งฝุ่นที่ดีที่สุดที่เรารู้จัก ข้อแตกต่างประการหนึ่งคือจานส่วนที่เหลือส่วนใหญ่มีขนาดใหญ่กว่าแถบไคเปอร์ ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดที่ว่าแถบไคเปอร์มีขนาดใหญ่กว่าปัจจุบันมาก หากคุณดูวงแหวนที่เหลืออยู่ขนาดมหึมา คุณจะเข้าใจได้ว่าระบบสุริยะอายุน้อยมีหน้าตาเป็นอย่างไร

ทิศทางการวิจัยในอนาคต

การค้นพบแถบไคเปอร์ทำให้เราเข้าใจวิธีการทำงานของระบบสุริยะได้ดีขึ้น แต่เรายังมองเห็นส่วนที่ห่างไกลไม่ได้ เราไม่สามารถสังเกตเมฆออร์ตได้เนื่องจากอยู่ไกลเกินไปและวัตถุไม่สว่างพอ แม้แต่ส่วนนอกของแถบไคเปอร์ก็ยังหาไม่ได้ง่ายนัก เราสงสัยว่าแถบไคเปอร์กำลังผสมกับเมฆออร์ต และต้องการทราบว่าเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นที่ไหนและอย่างไร เราอยากจะวัด โครงสร้างวงโคจรเข็มขัดในรายละเอียดเพิ่มเติม ถ้าอย่างนั้นเราคงจะเดาได้มากขึ้นเกี่ยวกับกำเนิดและวิวัฒนาการของระบบสุริยะ ตัวอย่างเช่น การจับจังหวะจะทำงานแตกต่างออกไปหากดาวเคราะห์เคลื่อนที่อย่างช้าๆ และราบรื่น และหากพวกมันเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วและกระโดด การวัดวงโคจรของวัตถุในแถบไคเปอร์อาจบอกเราได้ว่าดาวเนปจูนอพยพอย่างไร และบางทีอาจทราบด้วยซ้ำว่าดาวเนปจูนอพยพอย่างไรและนานแค่ไหน เราได้สร้างแบบจำลองที่ปรับให้เข้ากับการสำรวจใหม่ของระบบสุริยะ แต่คุณลักษณะบางอย่างยังไม่ชัดเจน ขอบด้านนอกของสายพานไคเปอร์แบบคลาสสิกไม่ใช่ลำดับตามธรรมชาติของแบบจำลองที่นำเสนอ การสังเกตในอนาคตอาจช่วยแก้ปัญหานี้ได้ แต่การสร้างแบบจำลองใหม่เพื่อปรับปรุงความเข้าใจโดยรวมเกี่ยวกับระบบสุริยะของเรามีความสำคัญมากกว่า ในที่สุดเราก็อยากจะสำรวจแถบไคเปอร์โดยใช้ยานอวกาศ น่าเสียดายที่เทคโนโลยีจรวดที่มีอยู่ยังไม่พร้อมสำหรับงานนี้ ในทศวรรษต่อๆ ไป ความก้าวหน้าจะมาจากการสำรวจโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและกล้องโทรทรรศน์อวกาศ

ในขณะนี้ ดาวเนปจูนได้รับการยอมรับว่าเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลที่สุดในระบบสุริยะ สำหรับดาวพลูโต ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2549 สหพันธ์ดาราศาสตร์สากลได้ลดระดับดาวพลูโตจากการเป็น "ดาวเคราะห์" และกลายเป็นส่วนหนึ่งของแถบไคเปอร์ โดยได้รับคำจำกัดความของ "ดาวเคราะห์แคระ" วัตถุท้องฟ้าระยะไกลซึ่งมีระยะห่างเฉลี่ยถึงดวงอาทิตย์มากกว่าดาวเนปจูนขณะโคจรรอบดวงอาทิตย์ เรียกว่า “วัตถุทรานส์เนปจูน” ดังนั้น วัตถุทรานส์เนปจูนที่ใหญ่ที่สุดที่อยู่ในแถบไคเปอร์ ได้แก่ ดาวพลูโต, ดาวเทียมชารอนขนาดใหญ่ของมัน, ดาวเคราะห์แคระขนาดยักษ์เอริส และวัตถุทรานส์เนปจูนอื่นๆ อีกประมาณ 1,400 วัตถุ

นอกเหนือจากวงโคจรของดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มากที่สุด ดาวเนปจูนได้เริ่มต้นแถบไคเปอร์ซึ่งเป็นวัสดุตกค้างจากการสร้างระบบสุริยะในรูปแบบของวัตถุต่างๆ ที่คล้ายกับดาวเคราะห์น้อย ประกอบด้วยน้ำแข็ง มีเทน แอมโมเนีย และน้ำเป็นส่วนใหญ่เท่านั้น .

นับตั้งแต่การค้นพบแถบไคเปอร์ในปี 1992 จำนวนวัตถุที่กำหนดมีเกิน 1,000 ดวง รวมถึงดาวเคราะห์แคระที่มีชื่อเสียงอย่างดาวพลูโต เฮาเมีย และมาเคมาเก

ในช่วงเริ่มต้นของการค้นพบเชื่อกันว่าแถบไคเปอร์นั้น วัสดุก่อสร้างสำหรับดาวหางที่มีคาบการโคจรสั้นไม่เกิน 200 ปี แต่ต่อมาปรากฎว่าแหล่งกำเนิดอาจเป็นบริเวณที่มีการเคลื่อนไหวแบบไดนามิกซึ่งเรียกว่าดิสก์กระจัดกระจายซึ่งเป็นวงโคจรของวัตถุที่ไปไกลจากดวงอาทิตย์มาก (เหนือ 100 ออสเตรเลีย)

ดิสก์กระจัดกระจาย

บริเวณนี้อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากเกินไป ซึ่งมีเทห์ฟากฟ้าจำนวนไม่มากซึ่งประกอบด้วยน้ำแข็งเป็นส่วนใหญ่ พื้นที่ที่มีวัตถุ "กระจัดกระจาย" ปรากฏขึ้นอย่างไรและจากที่ไหน (ยังจัดเป็น "วัตถุทรานส์เนปจูน") แต่นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่มีแนวโน้มที่จะเชื่อว่าสนามดังกล่าวปรากฏจากวัตถุในแถบไคเปอร์อันเนื่องมาจากอันตรกิริยาแรงโน้มถ่วงกับ ดาวเคราะห์ชั้นนอก หนึ่งในนั้นก็คือ ดาวเคราะห์ดวงใหญ่ดาวเนปจูน

พื้นที่ที่ยังไม่ได้รับการยืนยันด้วยวิธีทางเทคนิคนั้นอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากตั้งแต่ 50,000 ถึง 100,000 AU (ประมาณ 1 ปีแสง) และประมาณ 1/4 ของระยะทางไปยังพร็อกซิมาเซนทอรี ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะของเรามากที่สุด

แถบไคเปอร์เป็นบริเวณรูปร่างคล้ายดิสก์ของวัตถุน้ำแข็งที่อยู่นอกวงโคจรของดาวเนปจูน ซึ่งอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ของเราหลายพันล้านกิโลเมตร ดาวพลูโตและเอริสเป็นดาวที่มีชื่อเสียงที่สุดในบรรดาโลกน้ำแข็งเหล่านี้ อาจมีดาวแคระน้ำแข็งอีกหลายร้อยดวงอยู่ที่นั่น เชื่อกันว่าแถบไคเปอร์และเมฆออร์ตที่อยู่ห่างไกลออกไปนั้นเป็นที่อยู่ของดาวหางที่โคจรรอบดวงอาทิตย์

10 ข้อเท็จจริงที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับแถบไคเปอร์และเมฆออร์ต

1. แถบไคเปอร์และเมฆออร์ตเป็นพื้นที่ในอวกาศ โลกน้ำแข็งและดาวหางที่รู้จักในทั้งสองภูมิภาคนั้นมีขนาดเล็กกว่าดวงจันทร์ของโลกอย่างมาก
2. แถบไคเปอร์และเมฆออร์ตล้อมรอบดวงอาทิตย์ของเรา แถบไคเปอร์เป็นวงแหวนรูปโดนัทที่ขยายออกไปเลยวงโคจรของดาวเนปจูนที่ระยะห่างประมาณ 30 ถึง 55 AU เมฆออร์ตเป็นเปลือกทรงกลมซึ่งครอบครองพื้นที่ที่ระยะห่างระหว่างห้าพันถึงหนึ่งแสนหน่วยดาราศาสตร์
3. ดาวหางคาบยาว (ซึ่งมีคาบการโคจรมากกว่า 200 ปี) มีต้นกำเนิดมาจากเมฆออร์ต ดาวหางคาบสั้น (คาบวงโคจรน้อยกว่า 200 ปี) มีต้นกำเนิดในแถบไคเปอร์
4. ภายในแถบไคเปอร์ อาจมีวัตถุน้ำแข็งหลายแสนดวงที่มีขนาดใหญ่กว่า 100 กม. (62 ไมล์) และมีดาวหางประมาณหนึ่งล้านล้านดวงหรือมากกว่านั้น เมฆออร์ตอาจมีวัตถุน้ำแข็งมากกว่าล้านล้านดวง
5. ดาวเคราะห์แคระบางดวงในแถบไคเปอร์มีชั้นบรรยากาศบางๆ ซึ่งจะพังทลายลงเมื่อวงโคจรพาพวกมันไปไกลจากดวงอาทิตย์มากที่สุด
6. ดาวเคราะห์แคระหลายดวงในแถบไคเปอร์มีดวงจันทร์ดวงเล็ก
7. ไม่มีวงแหวนรอบโลกในส่วนใดส่วนหนึ่งของอวกาศ
8. ภารกิจแรกในแถบไคเปอร์คือภารกิจนิวฮอริซอนส์ จะไปถึงดาวพลูโตในปี 2558
9. เท่าที่ทราบ พื้นที่ในอวกาศไม่สามารถดำรงชีวิตได้
10 แถบไคเปอร์และเมฆออร์ตตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ที่ทำนายการมีอยู่ของพวกมันในทศวรรษ 1950 ได้แก่ เจอราร์ด ไคเปอร์ และยาน ออร์ต

เมฆออร์ต
ในปี พ.ศ. 2493 แจน ออร์ต นักดาราศาสตร์ชาวดัตช์เสนอว่าดาวหางบางดวงมาจากเปลือกน้ำแข็งทรงกลมอันกว้างใหญ่และห่างไกลมากซึ่งล้อมรอบระบบสุริยะ เมฆวัตถุขนาดยักษ์นี้ปัจจุบันเรียกว่าเมฆออร์ต ซึ่งครอบครองพื้นที่ระหว่าง 5,000 ถึง 100,000 หน่วยดาราศาสตร์ (หนึ่งหน่วยดาราศาสตร์หรือ AU เท่ากับระยะทางเฉลี่ยของโลกจากดวงอาทิตย์: ประมาณ 150 ล้านกิโลเมตรหรือ 93 ล้านไมล์)

เชื่อกันว่าอวกาศรอบนอกของเมฆออร์ตอยู่ในพื้นที่ซึ่งอิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์อ่อนกว่าดาวฤกษ์ใกล้เคียง

ภาพประกอบของเมฆออร์ต

เมฆออร์ตน่าจะประกอบด้วยวัตถุน้ำแข็งประมาณ 0.1 ถึง 2 ล้านล้านดวงในวงโคจรสุริยะ บางครั้งเมฆโมเลกุลขนาดยักษ์ ดาวฤกษ์ที่เคลื่อนผ่าน หรือปฏิกิริยาน้ำขึ้นน้ำลงกับจานดาราจักรทางช้างเผือกรบกวนวงโคจรของวัตถุเหล่านี้บางส่วนในระหว่าง พื้นที่ด้านนอกเมฆออร์ตซึ่งทำให้วัตถุตกลงไปในระบบสุริยะ เรียกว่าดาวหางคาบยาว ดาวหางเหล่านี้มีวงโคจรประหลาดขนาดใหญ่มากและใช้เวลาหลายพันปีในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ ในประวัติศาสตร์ของมนุษย์ มีการสังเกตพวกมันในระบบสุริยะชั้นในเพียงครั้งเดียว

ประกอบด้วยวัตถุน้ำแข็งหลายพันล้านก้อน ในบางครั้ง ดาวฤกษ์ที่ผ่านไปมาจะรบกวนวงโคจรของวัตถุใดวัตถุหนึ่ง ทำให้มันเคลื่อนเข้าสู่ระบบสุริยะชั้นในเหมือนกับดาวหางคาบยาว
ดาวหางคาบสั้นใช้เวลาไม่ถึง 200 ปีในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ ต่างจากดาวหางคาบยาว และพวกมันเดินทางในระนาบเดียวกับวงโคจรของดาวเคราะห์ส่วนใหญ่โดยประมาณ เชื่อกันว่ามีต้นกำเนิดมาจากบริเวณรูปดิสก์ที่อยู่เลยดาวเนปจูนที่เรียกว่าแถบไคเปอร์ ซึ่งตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์เจอราร์ด ไคเปอร์ (บางครั้งเรียกว่าแถบเอดจ์เวิร์ธ-ไคเปอร์ โดยยอมรับการอภิปรายอิสระและก่อนหน้านี้โดยเคนเนธ เอ็ดจ์เวิร์ธ) เชื่อกันว่าวัตถุในเมฆออร์ตและแถบไคเปอร์เป็นเพียงเศษซากจากการก่อตัวของระบบสุริยะเมื่อประมาณ 4.6 พันล้านปีก่อน

ภาพประกอบของแถบไคเปอร์

แถบไคเปอร์ขยายจากประมาณ 30 ถึง 55 AU และน่าจะเต็มไปด้วยวัตถุน้ำแข็งนับแสนๆ ดวงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 100 กิโลเมตร (62 ไมล์) และมีดาวหางประมาณล้านล้านดวงหรือมากกว่านั้น

วัตถุในแถบไคเปอร์
ในปี พ.ศ. 2535 นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบจุดแสงจาง ๆ จากวัตถุที่อยู่ประมาณ 42 AU จากดวงอาทิตย์ นับเป็นครั้งแรกที่มีการพบวัตถุในแถบไคเปอร์ (หรือเรียกสั้น ๆ ว่า KBO) มีการระบุ OPC มากกว่า 1,300 รายการตั้งแต่ปี 1992 (บางครั้งเรียกว่าวัตถุ Edgeworth-Kuiper หรือเรียกสั้น ๆ ว่าวัตถุทรานส์เนปจูนหรือเรียกสั้น ๆ ว่า TNO)

วัตถุทรานส์เนปจูนที่ใหญ่ที่สุด

เนื่องจาก OPC อยู่ไกลมาก ขนาดจึงวัดได้ยาก เส้นผ่านศูนย์กลางที่คำนวณได้ของ OPC ขึ้นอยู่กับสมมติฐานว่าพื้นผิวสะท้อนแสงของวัตถุคืออะไร การใช้การสำรวจด้วยอินฟราเรดจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ ทำให้สามารถกำหนดขนาดของ OPC ที่ใหญ่ที่สุดส่วนใหญ่ได้

หนึ่งใน KBO ที่ผิดปกติที่สุดคือดาวเคราะห์แคระเฮาเมีย ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของตระกูลชนที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ เห็นได้ชัดว่าวัตถุนี้ เฮาเมีย ชนกับวัตถุอื่นที่มีขนาดประมาณครึ่งหนึ่ง การกระแทกทำให้ก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่ระเบิด และทำให้ Haumeu หมุนได้อย่างอิสระ ทำให้เขาหมุนขึ้นลงทุกๆ สี่ชั่วโมง มันหมุนเร็วมากจนกลายเป็นรูปร่างของอเมริกันฟุตบอลที่ถูกบดขยี้ เฮาเมียและดวงจันทร์ดวงเล็กสองดวง ฮิเอียกา และนามาคา ประกอบกันเป็นตระกูลเฮาเมีย

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2547 ทีมนักดาราศาสตร์ได้ประกาศการค้นพบดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในฐานะวัตถุทรานส์เนปจูนที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ในระยะไกลสุดขั้ว ในบริเวณที่หนาวที่สุดแห่งหนึ่งในระบบสุริยะของเรา วัตถุ (2003VB12) ชื่อเซดนาตามเทพธิดาเอสกิโมที่อาศัยอยู่ใต้มหาสมุทรอาร์กติกอันหนาวเย็น โดยเข้าใกล้ดวงอาทิตย์เพียงช่วงสั้นๆ ในวงโคจร 10,500 ปีของมัน มันไม่เคยเข้าไปในแถบไคเปอร์ซึ่งมีขอบเขตด้านนอกอยู่ที่ประมาณ 55 AU - แต่เซดนากลับเคลื่อนที่ในวงโคจรทรงรียาวจาก 76 ไปเกือบ 1,000 AU จากดวงอาทิตย์ เนื่องจากวงโคจรของเซดนาอยู่ในระยะห่างที่ไกลมาก ผู้ค้นพบจึงแนะนำว่านี่เป็นเทห์ฟากฟ้าดวงแรกที่สำรวจได้ว่าเป็นของเมฆออร์ตชั้นใน

ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2548 ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้ประกาศการค้นพบ OPC ซึ่งในตอนแรกคาดว่ามีขนาดใหญ่กว่าดาวพลูโตประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ วัตถุนี้ได้รับการตั้งชื่อชั่วคราวว่า 2003UB313 และต่อมามีชื่อว่าเอริส โคจรรอบดวงอาทิตย์ประมาณหนึ่งครั้งทุกๆ 560 ปี โดยมีระยะห่างระหว่างประมาณ 38 ถึง 98 AU (เพื่อการเปรียบเทียบ ดาวพลูโตเคลื่อนที่จาก 29 เป็น 49 AU ในวงโคจรสุริยะ) เอริสมีดวงจันทร์ดวงเล็กที่เรียกว่าดิสโนเมีย การวัดล่าสุดแสดงให้เห็นว่ามีขนาดเล็กกว่าดาวพลูโตเล็กน้อย

การค้นพบเอริสซึ่งโคจรรอบดวงอาทิตย์และมีขนาดใกล้เคียงกับดาวพลูโต (ซึ่งต่อมาถูกพิจารณาว่าเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 9) ทำให้นักดาราศาสตร์พิจารณาว่าควรจัดประเภทอีริสให้เป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 10 หรือไม่ อย่างไรก็ตาม ในปี พ.ศ. 2549 สหพันธ์ดาราศาสตร์สากลได้ก่อตั้งขึ้น ชั้นเรียนใหม่วัตถุที่เรียกว่าดาวเคราะห์แคระ และจัดดาวพลูโต เอริส และดาวเคราะห์น้อยเซเรสไว้ในหมวดหมู่นี้

พื้นที่ห่างไกลทั้งสองแห่งตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ผู้ทำนายการมีอยู่ของพวกมัน - เจอราร์ด ไคเปอร์ และยาน ออร์ต วัตถุที่ค้นพบในแถบไคเปอร์นั้นตั้งชื่อตามตัวละครจากเทพนิยายต่างๆ Eris ตั้งชื่อตามเทพีกรีกแห่งความไม่ลงรอยกันและเป็นศัตรูกัน เฮาเมียตั้งชื่อตามเทพีแห่งการเจริญพันธุ์และการคลอดบุตรของชาวฮาวาย ดาวหางจากทั้งสองพื้นที่มักตั้งชื่อตามบุคคลที่ค้นพบมัน

วัตถุในแถบไคเปอร์ที่ใหญ่ที่สุด

ดาวเคราะห์แคระเอริส

ดาวเคราะห์แคระน้ำแข็ง Eris ใช้เวลา 557 ปีโลกในการปฏิวัติรอบดวงอาทิตย์ของเราหนึ่งครั้ง ระนาบการโคจรของเอริสตั้งอยู่นอกระนาบของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะและขยายออกไปไกลกว่าแถบไคเปอร์ เข้าไปในเขตเศษน้ำแข็งที่อยู่เลยวงโคจรของดาวเนปจูน

ดาวเคราะห์แคระอีริสมักจะอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากจนชั้นบรรยากาศของมันพังทลายลงและกลายเป็นน้ำแข็งจนกลายเป็นน้ำแข็งบนพื้นผิว พื้นผิวมันสะท้อนแสงได้มาก แสงแดดหิมะที่เพิ่งตกลงมามากแค่ไหน

การเคลื่อนไหวของเอริสในท้องฟ้ายามค่ำคืน

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าอุณหภูมิพื้นผิวของเอริสอยู่ระหว่าง -359 องศาฟาเรนไฮต์ (-217 องศาเซลเซียส) ถึง -405 องศาฟาเรนไฮต์ (-243 องศาเซลเซียส) บรรยากาศบางๆ ของเอริสเริ่มละลายเมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้น เผยให้เห็นพื้นผิวคล้ายดาวพลูโตที่เป็นหิน

เอริสมีขนาดใหญ่กว่าดาวพลูโต การค้นพบนี้จุดประกายให้เกิดการถกเถียงกันในชุมชนวิทยาศาสตร์ และท้ายที่สุดก็นำไปสู่การแก้ไขคำจำกัดความของดาวเคราะห์โดยสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล

จริงๆ แล้วอีริสอาจมีขนาดเล็กกว่าดาวพลูโต การสำรวจล่าสุดแสดงให้เห็น ปัจจุบันดาวพลูโต เอริส และวัตถุอื่นๆ ที่คล้ายกันจัดอยู่ในประเภทดาวเคราะห์แคระ พวกมันถูกเรียกว่าพลูตอยด์ เพื่อเป็นการยกย่องสถานที่พิเศษของดาวพลูโตในประวัติศาสตร์ของเรา

เอริสมีขนาดเล็กเกินไปและอยู่ไกลเกินกว่าจะมองเห็นได้ Dysnomia เป็นดวงจันทร์ดวงเดียวที่รู้จักของดาวเคราะห์แคระ Eris ดาวเทียมดวงนี้และดาวเทียมขนาดเล็กอื่นๆ ที่อยู่รอบดาวเคราะห์แคระทำให้นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณมวลของวัตถุต้นกำเนิดได้

Dysnomia มีบทบาทสำคัญในการพิจารณาว่าดาวพลูโตและเอริสเปรียบเทียบกันอย่างไร

ดาวเคราะห์น้อยทุกดวงในแถบดาวเคราะห์น้อยสามารถเข้าไปในเอริสได้อย่างง่ายดาย อย่างไรก็ตาม เอริสก็เหมือนกับดาวพลูโต ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าดวงจันทร์บริวารของโลก

เอริสถูกค้นพบครั้งแรกในปี พ.ศ. 2546 ระหว่างการสำรวจระบบสุริยะชั้นนอกโดยไมค์ บราวน์ จากหอดูดาวพาโลมาร์ แชด ทรูจิลโล จากหอดูดาวเจมินี และเดวิด ราบิโนวิตซ์ แห่ง มหาวิทยาลัยเยล- การค้นพบนี้ได้รับการยืนยันในเดือนมกราคม พ.ศ. 2548 และถูกนำเสนอว่าเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 10 ที่เป็นไปได้ในระบบสุริยะของเรา เนื่องจากเป็นวัตถุแรกในแถบไคเปอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่าดาวพลูโต

เดิมเรียกว่า 2003 UB313 Eris ตั้งชื่อตามเทพีกรีกโบราณแห่งความไม่ลงรอยกันและเป็นศัตรูกัน ชื่อนี้เป็นจริงเพราะเอริสยังคงอยู่ตรงกลาง การอภิปรายทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับคำจำกัดความของดาวเคราะห์

Dysnomia ดวงจันทร์ของ Eris ตั้งชื่อตามลูกสาวของ Eris ซึ่งเป็นเทพีแห่งความไร้กฎหมาย

ดาวเคราะห์แคระพลูโต

ดาวเคราะห์แคระพลูโตเป็นดาวเคราะห์แคระเพียงดวงเดียวในระบบสุริยะที่อยู่ในหมู่ดาวเคราะห์หลัก เมื่อไม่นานมานี้ ดาวพลูโตถือเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ที่เต็มเปี่ยม ซึ่งอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากที่สุด ขณะนี้ถูกมองว่าเป็นหนึ่งในวัตถุที่ใหญ่ที่สุดในแถบไคเปอร์ ซึ่งเป็นเขตรูปร่างคล้ายจานมืดที่อยู่เลยวงโคจรของนิวตันซึ่งมีดาวหางหลายล้านล้านดวง ดาวพลูโตถูกจัดเป็นดาวเคราะห์แคระในปี พ.ศ. 2549 เหตุการณ์นี้ถูกมองว่าเป็นการลดตำแหน่งและก่อให้เกิดการถกเถียงและการถกเถียงอย่างดุเดือดในแวดวงวิทยาศาสตร์และสาธารณะ

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบดาวพลูโต
สัญญาณของการมีอยู่ของดาวพลูโตถูกสังเกตเห็นครั้งแรกโดยนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน เพอร์ซิวัล โลเวลล์ ในปี พ.ศ. 2448 เมื่อสังเกตดาวเนปุตนัสและดาวยูเรนัส เขาค้นพบความเบี่ยงเบนในวงโคจรของพวกมัน และแนะนำว่าสิ่งนี้มีสาเหตุมาจากการกระทำของแรงโน้มถ่วงของวัตถุขนาดใหญ่ที่ไม่รู้จัก วัตถุท้องฟ้า- ในปี 1915 เขาได้คำนวณตำแหน่งที่เป็นไปได้ของวัตถุชิ้นนี้ แต่เสียชีวิตโดยไม่พบมัน ในปี พ.ศ. 2473 ไคลด์ ทอมบอห์แห่งหอดูดาวโลเวลล์ ได้ค้นพบดาวเคราะห์ดวงที่ 9 และประกาศการค้นพบตามการคาดการณ์ของโลเวลล์

ชื่อดาวพลูโตหมายถึงอะไร?
ดาวพลูโตเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวในโลกที่ได้รับการตั้งชื่อโดยเด็กหญิงวัย 11 ปี เวนิส เบอร์นีย์ (อ็อกซ์ฟอร์ด ประเทศอังกฤษ) เวนิสเห็นว่าเป็นการเหมาะสมที่จะตั้งชื่อดาวเคราะห์ที่เพิ่งค้นพบนี้ตามเทพเจ้าโรมัน และแสดงความคิดเห็นนี้ต่อปู่ของเธอ เขาส่งต่อความคิดของหลานสาวไปยังหอดูดาวโลเวลล์ จึงมีการนำชื่อดาวพลูโตมาใช้ ควรสังเกตว่าตัวอักษรสองตัวแรกของคำนี้สะท้อนถึงชื่อย่อของเพอร์ซิวัล โลเวลล์ ลักษณะเด่นของดาวพลูโต
เนื่องจากดาวพลูโตอยู่ห่างจากโลกมาก จึงไม่ค่อยมีใครทราบเกี่ยวกับขนาดและสภาวะบนพื้นผิวของมัน มีรายงานว่ามวลของดาวพลูโตน้อยกว่าหนึ่งในห้าของโลก และมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณสองในสามของดวงจันทร์ เชื่อกันว่าพื้นผิวของดาวพลูโตประกอบด้วยฐานหินที่ปกคลุมไปด้วยชั้นน้ำแข็ง มีเทนที่แช่แข็ง และไนโตรเจน

ภูเขาประหลาดบนดาวพลูโตที่อาจเป็นภูเขาไฟน้ำแข็ง

วงโคจรของดาวเคราะห์พลูโตในระบบสุริยะมีความเยื้องศูนย์กลางมาก กล่าวคือ มันอยู่ไกลจากวงกลมมาก ระยะห่างของดาวพลูโตจากดวงอาทิตย์อาจแตกต่างกันอย่างมาก เมื่อดาวพลูโตเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ น้ำแข็งของมันก็เริ่มละลายและก่อตัวเป็นบรรยากาศที่ประกอบด้วยไนโตรเจนและมีเทนเป็นหลัก บนดาวพลูโต แรงโน้มถ่วงจะต่ำกว่าของโลกมาก ดังนั้นชั้นบรรยากาศจึงขยายตัวในระหว่างการละลาย ซึ่งขยายออกไปสูงกว่าชั้นบรรยากาศของโลกมาก สันนิษฐานว่าเมื่อดาวพลูโตเดินทางกลับจากดวงอาทิตย์ บรรยากาศส่วนใหญ่ก็แข็งตัวอีกครั้งและเกือบจะหายไปจนหมด แม้ว่าจะมีชั้นบรรยากาศ แต่พื้นผิวของดาวพลูโตก็มีแนวโน้มที่จะเผชิญกับลมแรง อุณหภูมิพื้นผิวดาวพลูโตอยู่ที่ประมาณ -375 °F (-225 C)

ภาพถ่ายหมอกอาร์กติกของดาวพลูโต ถ่ายโดยยานอวกาศนิวฮอไรซันส์

เป็นเวลานานแล้วที่นักดาราศาสตร์รู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับพื้นผิวของมัน เนื่องจากระยะทางอันมหาศาลถึงดาวพลูโต แต่ทีละขั้นตอนพวกเขากำลังเข้าใกล้การเปิดเผยความลับมากมาย ต้องขอบคุณกล้องโทรทรรศน์วงโคจรฮับเบิลที่ทำให้ได้ภาพดาวพลูโต บริเวณเหล่านั้น พื้นที่ต่างๆ ของพื้นผิวดาวเคราะห์ปรากฏเป็นโทนสีแดง เหลือง และเทา และมีจุดสว่างที่น่าสงสัยใกล้เส้นศูนย์สูตร เป็นไปได้ว่าสถานที่แห่งนี้อุดมไปด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์แช่แข็ง เมื่อเปรียบเทียบกับภาพถ่ายฮับเบิลในอดีต พื้นผิวของดาวพลูโตสามารถเปลี่ยนสีเมื่อเวลาผ่านไป และกลายเป็นสีแดงมากขึ้น นี่อาจเป็นเพราะการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล

ภาพระยะใกล้ของบริเวณทอมบอห์บนดาวพลูโต

วงโคจรทรงรีของดาวพลูโตอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่าวงโคจรของโลกถึง 49 เท่า ระหว่างการโคจรรอบดวงอาทิตย์ซึ่งกินเวลา 248 ปีทางโลกดาวพลูโตอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าดาวเนปจูนเป็นเวลา 20 ปี ในช่วงเวลานี้ นักดาราศาสตร์จะมีโอกาสศึกษาโลกใบเล็กที่หนาวเย็นและห่างไกลใบนี้ ช่วงสุดท้ายการเข้าใกล้ดาวพลูโตและดวงอาทิตย์ที่ใกล้ที่สุดสิ้นสุดลงในปี 2542 ดังนั้น หลังจากผ่านไป 20 ปีในฐานะดาวเคราะห์ดวงที่ 8 ดาวพลูโตจึงได้ข้ามวงโคจรของดาวเนปจูนจนกลายเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลที่สุดอีกครั้ง (ก่อนที่จะถูกจัดว่าเป็นดาวแคระ)

มาเคมาเค ดาวเคราะห์แคระ

เช่นเดียวกับดาวเคราะห์แคระอื่นๆ เช่น ดาวพลูโตและเฮาเมีย มาเคมาเกยังตั้งอยู่ในแถบไคเปอร์ ซึ่งเป็นบริเวณที่อยู่เลยวงโคจรของดาวเนปจูน นักดาราศาสตร์เชื่อว่ามาเคมาคีมีขนาดเล็กกว่าดาวพลูโตเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ดาวเคราะห์แคระดวงนี้ใช้เวลาประมาณ 310 ปีโลกในการปฏิวัติรอบดวงอาทิตย์ของเราหนึ่งครั้ง

นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบหลักฐานของไนโตรเจนแช่แข็งบนพื้นผิวของมาเคมาเค นอกจากนี้ยังตรวจพบอีเทนและมีเทนแช่แข็งอีกด้วย นักดาราศาสตร์เชื่อว่าเม็ดมีเทนบนมาเคมักอาจมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 1 เซนติเมตร

นักวิทยาศาสตร์ยังพบหลักฐานของโทลิน ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ก่อตัวขึ้นเมื่อใดก็ตามที่แสงอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ทำปฏิกิริยากับสารต่างๆ เช่น อีเทนและมีเทน โดยทั่วไปแล้วโทลินจะทำให้เกิดสีน้ำตาลแดง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไม Makemake จึงมีโทนสีแดงเมื่อมองดู

มาเคมาคีถือเป็นสถานที่สำคัญในระบบสุริยะ เนื่องจากมันพร้อมด้วยเอริส เป็นหนึ่งในวัตถุที่การค้นพบนี้กระตุ้นให้สหพันธ์ดาราศาสตร์สากลแก้ไขคำจำกัดความของดาวเคราะห์และสร้าง กลุ่มใหม่ดาวเคราะห์แคระ

มาคีมาเกถูกค้นพบครั้งแรกในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2548 โดยไมเคิล บราวน์, แชดวิก ทรูจิลโล และเดวิด ราบิโนวิทซ์ ที่หอดูดาวพาโลมาร์ ได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการว่าเป็นดาวเคราะห์แคระโดยสหพันธ์ดาราศาสตร์สากลในปี 2551

เดิมถูกกำหนดให้เป็นปีงบประมาณ 2005 ปีงบประมาณ 9 Makemake ตั้งชื่อตามเทพเจ้าแห่งความอุดมสมบูรณ์ในตำนาน Rapa Nui ราปานุยเป็นชนพื้นเมืองดั้งเดิมของเกาะอีสเตอร์ทางตะวันออกเฉียงใต้ มหาสมุทรแปซิฟิกซึ่งอยู่ห่างจากชายฝั่งชิลี 3,600 กม.

ดาวเคราะห์แคระเฮาเมีย

เฮาเมีย ดาวเคราะห์แคระรูปร่างประหลาดเป็นหนึ่งในวัตถุขนาดใหญ่ที่หมุนรอบเร็วที่สุดในระบบสุริยะของเรา มันหมุนรอบแกนของมันทุก ๆ สี่ชั่วโมง นักดาราศาสตร์ค้นพบการหมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็วของดาวเคราะห์แคระในปี พ.ศ. 2546 มันมีขนาดใกล้เคียงกับดาวพลูโต เช่นเดียวกับดาวพลูโตและเอริส เฮาเมียโคจรรอบดวงอาทิตย์ของเราในแถบไคเปอร์ ซึ่งเป็นบริเวณไกลของวัตถุน้ำแข็งที่อยู่เลยวงโคจรของดาวเนปจูน ฮาเมอาใช้เวลา 285 ปีโลกในการปฏิวัติรอบดวงอาทิตย์ให้เสร็จสิ้น

บางทีเมื่อหลายพันล้านปีก่อน วัตถุขนาดใหญ่ชนเข้ากับเฮาเมียและทำให้มันหมุนรอบตัวเอง และในเวลาเดียวกันก็สร้างดาวเทียมสองดวงขึ้นมา: ฮิเอียกาและนามาคา นักดาราศาสตร์เชื่อว่าเฮาเมียประกอบด้วยน้ำแข็งและหิน

เฮาเมียถูกค้นพบในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2546 ที่หอดูดาวเซียร์ราเนวาดาในสเปน การประกาศเปิดตัวอย่างเป็นทางการเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2548 ในปีเดียวกันนั้นมีการค้นพบดาวเทียม

เดิมถูกกำหนดให้เป็น 2003 EL61 เฮาเมียตั้งชื่อตามเทพีแห่งการคลอดบุตรและการเจริญพันธุ์ของชาวฮาวาย เพื่อนของเธอตั้งชื่อตามลูกสาวของเฮาเมีย Hi'iaka เป็นเทพีผู้อุปถัมภ์ของเกาะฮาวายและนักเต้นฮูลา Namaka เป็นวิญญาณแห่งน้ำในตำนานของชาวฮาวาย

ดาวเทียมของดาวพลูโต - ชารอน

ดวงจันทร์ชารอนมีขนาดเกือบครึ่งหนึ่งของดาวพลูโต ดวงจันทร์ดวงเล็กดวงนี้มีขนาดใหญ่มากจนบางครั้งเรียกว่าระบบดาวเคราะห์แคระคู่ ระยะทางระหว่างพวกเขาคือ 19,640 กม. (12,200 ไมล์)

ภาพถ่ายใหม่ของบริเวณแครอน ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวพลูโตนี้เผยให้เห็นลักษณะพิเศษ: การกดลงจำนวนมาก ซึ่งสามารถเห็นได้ในส่วนขยายของภาพทางด้านขวา

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลถ่ายภาพดาวพลูโตและชารอนในปี 1994 เมื่อดาวพลูโตอยู่ห่างจากดาวพลูโตประมาณ 30 AU จากโลก ภาพถ่ายเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าชารอนมีสีเทากว่าดาวพลูโต (ซึ่งมีโทนสีแดง) ซึ่งบ่งชี้ว่ามีองค์ประกอบและโครงสร้างพื้นผิวที่แตกต่างกัน

รูปภาพของชารอน ความละเอียดสูงที่ได้รับจากกล้องถ่ายภาพระยะไกลที่ติดตั้งไว้ ยานอวกาศ NASA New Horizons เข้าใกล้พื้นผิวโลกมากที่สุดเมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม พ.ศ. 2558 โดยมีภาพสีที่ขยายใหญ่ขึ้นจากกล้องถ่ายภาพ Ralph/Multispectral Visual Imaging (MVIC) ซ้อนทับ

การปฏิวัติของชารอนรอบดาวพลูโตทั้งหมดใช้เวลา 6.4 วันโลก และการปฏิวัติของดาวพลูโตหนึ่งครั้ง (1 วันบนดาวพลูโต) ใช้เวลา 6.4 วันโลก ชารอนไม่ขึ้นหรือลงในวงโคจรของระบบ ดาวพลูโตยืนอยู่ฝั่งเดียวกับชารอนเสมอ ซึ่งเรียกว่าการจับคลื่น เมื่อเปรียบเทียบกับดาวเคราะห์และดวงจันทร์ส่วนใหญ่ ระบบดาวพลูโต-ชารอนจะเอียงไปด้านข้าง เช่นเดียวกับดาวยูเรนัส วงโคจรของดาวพลูโตเป็นแบบถอยหลังเข้าคลอง โดยหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามจากตะวันออกไปตะวันตก (ดาวยูเรนัสและดาวศุกร์ก็มีวงโคจรถอยหลังเข้าคลองเช่นกัน)

ชารอนถูกค้นพบในปี 1978 เมื่อนักดาราศาสตร์ผู้มีดวงตาเฉียบแหลม เจมส์ คริสตี้ สังเกตว่าภาพของดาวพลูโตนั้นยาวขึ้นอย่างน่าประหลาด ดูเหมือนว่าหยดจะหมุนรอบดาวพลูโต ทิศทางการยืดตัวจะเป็นวัฏจักรกลับไปกลับมาเป็นเวลา 6.39 วัน ซึ่งเป็นคาบการหมุนรอบดาวพลูโต ขณะค้นหาเอกสารสำคัญเกี่ยวกับภาพถ่ายดาวพลูโตที่ถ่ายไว้เมื่อหลายปีก่อน คริสตีพบกรณีอื่นๆ ที่ดาวพลูโตปรากฏยาวขึ้น ภาพเพิ่มเติมยืนยันว่าเขาได้ค้นพบดวงจันทร์ดวงแรกของดาวพลูโตแล้ว

คริสตี้เสนอชื่อชารอนเพื่อเป็นเกียรติแก่นักเรือข้ามฟากในตำนานที่บรรทุกวิญญาณข้ามแม่น้ำอาเครอน ซึ่งเป็นหนึ่งในแม่น้ำในตำนานห้าสายที่ล้อมรอบโลกใต้พิภพของดาวพลูโต นอกจากความเชื่อมโยงในตำนานของชื่อนี้แล้ว คริสตีเลือกชื่อนี้เพราะตัวอักษรสี่ตัวแรกตรงกับชื่อชาร์ลีนภรรยาของเขาด้วย