Pasa Kuiper'a: Zimowa Granica Szkicowana Rezonancjami Neptuna

Druga pasa, znacznie zimniejsza i dużo większa

Po południowej orbicie Neptuna, około 30 do 50 astronomycznych jednostek od Słońca, leży ogromny pierścień lodowych szczątków formacji układu słonecznego nazywany pasem Kuiper'a. Pasa ta jest nazwana na imię Gerardowi Kuiperowi, który w 1951 roku argumentował, że powinna istnieć taka zasobnica małych lodowych ciał poza Neptunem, choć pierwszy obiekt poza Pluto'em nie został naprawdę znaleziony dopiero w 1992 roku. Jako przeciwieństwo kamiennej pasa asteroid, ciała pasu Kuiperowego (KBO) są głównie zbudowane z lodów - lodu wodnego, metanu, amfitryonu - ponieważ formują się i pozostają na tyle zimno, że te substancje nigdy nie mogły się roztopić.

Trzy rodziny, jedna przyciągawka gravitacyjna

Nie każda KBO zachowuje się tak samo, a różnice wynikają z tego, jak orbita każdego obiektu jest powiązana z grawitacją Neptunia. Klasykalne KBO (często nazywane cubewanosami) orbitują na prawie okrągłych, niskoprzecinkowych ścieżkach, które nigdy nie zbliżają się do Neptunia, pozostając spokojnie nieszkodliwe od chwil formationy. Rezonansowe KBO są zablokowane w prostych proporcjach orbitalnych względem Neptunia - sam Pluton i cały klas wyznaczony na jego podstawie, ukończa dwie orbity za trzy Neptunia, rezonans 3:2, który utrzymuje je bezpiecznie poza drogą Neptunia, nawet jeśli ich eliptyczne orbity przecinają własną drogę Neptunia. Płyta rozrzutu zawiera obiekty na znacznie bardziej eifikcyjnych i przekrzywionych ścieżkach orbit, które zostały rzucone wzdłuż przez bliskie styki grawitacyjne z Neptunem podczas wcześniejszej dynamicznej rewolucji systemu słonecznego, a wiele długoterminowych komet jest podejrzewane o pochodzenie z tego rezerwatora na długotrwałe skalę czasu.

Pluto's 3:2 mean-motion resonance with Neptune

  Neptune period  ~ 165 years
  Pluto period    ~ 248 years

  248 / 165  ~  3 / 2

every time Neptune completes 3 orbits, Pluto completes 2 -
their relative geometry repeats, so close approaches always
happen at the same safe point in Pluto's orbit

Dlaczego rezonanse chronią zamiast zniszczać

Wygląda to na przeciwnie, że życie blisko orbity gigantycznej planety jest bezpiecznym wyborem, ale rezonans dokładnie ona zapobiega temu, aby ścieżka kolizyjna kiedykolwiek się zamykała. Ponieważ okres obiegu Plutona i Neptuna pozostaje zablokowany w tej samej proporcji 3:2, ich względne położenia powtarzają się w ustalonej formie, a nie przesuwa się losowo, a powtarzająca się forma przypadkiem umieszcza ich najbardziej zbliżone podejście w chwili, gdy są faktycznie bardzo daleko od siebie. Przerwij rezonans – nacisk na proporcję okresów nawet nieco – i struktura chroniąca się rozpadnie, co dokładnie dzieje się z obiektami pasa Kuiperowskiego, które nie są zablokowane w rezonansie i zamiast tego zbliżają się do Neptuna: powtarzające się odbicia grawitacyjne stopniowo podnoszą ich orbity aż do momentu, gdy zostaną wydzielone w dysk rozrzucony lub rzucane wewnątrz jako przyszłe komety.

Co odkryła Nowa Horizonty

Większość znanej do tej pory informacji na temat pojedynczych KBO poza jasnością i orbitem obserwowana jest z powrotem tylko jednym kosmickim łazikiem, Nowym Horizontem, który przepłynął Pluto i jego księżyc Charon w lipcu 2015 roku, a następnie, w styczniu 2019 roku, przepłynął mały KBO klasyczny o nazwie Arrokoth - najdalej odniebowieszonym obiekcie zbadanym tak blisko. Arrokoth okazał się dwutleniem kontaktowym, dwóch lóbech spokojnie połączeni, zachowując kształt, który jest powszechnie uważany za podobny do tego, jak oryginalnie zacumował z materiału solarnej masy o wiele miliardów lat temu, a więc prawie foszylizat zbudowniczych pierwiastków systemu słonecznego w jego początkach.

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Kuiper Belt Explorer i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.