Vùng ngoại vi bí ẩn của hệ mặt trời

Vùng ngoại ô của hệ mặt trời của chúng ta có thể được so sánh với các đại dương trên trái đất. Cũng giống như chúng (trên quy mô vũ trụ) gần như nằm trong tầm tay của chúng ta, nhưng chúng ta rất khó để kiểm tra chúng một cách kỹ lưỡng. Chúng ta biết nhiều vùng không gian khác xa hơn so với các vùng vành đai Kuiper ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương và đám mây Oort bên ngoài (1).

Thăm dò Chân trời mới nó đã nằm giữa sao Diêm Vương và mục tiêu thăm dò tiếp theo của nó, vật thể 2014 năm₆₉ w Vành đai Kuiper. Đây là vùng nằm ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương, bắt đầu từ 30 AU. e. (hoặc a. e., là khoảng cách trung bình của Trái đất từ ​​Mặt trời) và kết thúc ở khoảng 100 a. e. từ Mặt trời.

1. Vành đai Kuiper và đám mây Oort

Máy bay không người lái New Horizons, đã chụp những bức ảnh lịch sử về Sao Diêm Vương vào năm 2015, đã cách nó hơn 782 triệu km. Khi nó đến MU₆₉ (2) sẽ cài đặt như đã chỉ định Alan Stern, nhà khoa học trưởng của sứ mệnh, kỷ lục thám hiểm hòa bình xa nhất trong lịch sử văn minh nhân loại.

Planetoid MU₆₉ là một vật thể điển hình của vành đai Kuiper, có nghĩa là quỹ đạo của nó gần như hình tròn và không nằm trong quỹ đạo cộng hưởng với quỹ đạo Sao Hải Vương. Vật thể này được phát hiện bởi Kính viễn vọng Không gian Hubble vào tháng 2014 năm XNUMX và được chọn làm một trong những mục tiêu tiếp theo cho sứ mệnh Chân trời mới. Các chuyên gia cho rằng MU₆₉ đường kính dưới 45 km. Tuy nhiên, nhiệm vụ quan trọng hơn của tàu vũ trụ là nghiên cứu vành đai Kuiper một cách chi tiết hơn. Các nhà nghiên cứu của NASA muốn kiểm tra hơn XNUMX vật thể trong khu vực.

2. Đường bay của tàu thăm dò New Horizons

15 năm thay đổi nhanh chóng

Đã có vào năm 1951 Gerard Kuiper, có tên là ranh giới gần của hệ mặt trời (sau đây được gọi là Oort đám mây), ông dự đoán rằng các tiểu hành tinh cũng quay quanh quỹ đạo của hành tinh ngoài cùng trong hệ thống của chúng ta, tức là Sao Hải Vương và Sao Diêm Vương phía sau nó. Người đầu tiên, có tên 1992 KV1Tuy nhiên, nó chỉ được phát hiện vào năm 1992. Kích thước điển hình của các hành tinh lùn và tiểu hành tinh vành đai Kuiper không vượt quá vài trăm km. Theo ước tính, số lượng vật thể vành đai Kuiper có đường kính hơn 100 km lên tới vài trăm nghìn.

Đám mây Oort, kéo dài bên ngoài Vành đai Kuiper, hình thành hàng tỷ năm trước khi một đám mây khí và bụi sụp đổ hình thành Mặt trời và các hành tinh quay quanh nó. Phần còn lại của vật chất không được sử dụng sau đó đã bị ném ra ngoài quỹ đạo của những hành tinh xa xôi nhất. Một đám mây có thể được tạo thành từ hàng tỷ thiên thể nhỏ nằm rải rác xung quanh mặt trời. Bán kính của nó lên tới hàng trăm nghìn đơn vị thiên văn, và tổng khối lượng của nó có thể gấp khoảng 10-40 lần khối lượng Trái đất. Sự tồn tại của một đám mây vật chất như vậy đã được nhà thiên văn học người Hà Lan dự đoán vào năm 1950 Jan H. Oort. Có một nghi ngờ rằng tác động hấp dẫn của các ngôi sao gần đó theo thời gian đẩy các vật thể riêng lẻ của đám mây Oort vào khu vực của chúng ta, tạo ra các sao chổi tồn tại lâu dài từ chúng.

Mười lăm năm trước, vào tháng 2002 năm 1930, thiên thể lớn nhất trong hệ mặt trời kể từ khi phát hiện ra Sao Diêm Vương vào năm XNUMX đã được phát hiện, mở ra một kỷ nguyên khám phá mới và sự thay đổi nhanh chóng trong hình ảnh ngoại vi của hệ Mặt Trời. Hóa ra cứ 288 năm lại có một vật thể không xác định quay quanh Mặt trời ở khoảng cách 6 tỷ km, gấp hơn bốn mươi lần khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời (Sao Diêm Vương và Sao Hải Vương chỉ cách nhau 4,5 tỷ km). Những người phát hiện ra nó, các nhà thiên văn học tại Viện Công nghệ California, đã đặt tên cho nó là Kuaoara. Theo những tính toán ban đầu, lẽ ra nó phải có đường kính 1250 km, tức là hơn một nửa đường kính của sao Diêm Vương (2300 km). Tiền giấy mới đã thay đổi kích thước này thành 844,4 km.

Tháng 2003 năm XNUMX, đối tượng được phát hiện 2003 WB 12, được đặt tên sau Điểm, thay mặt cho nữ thần Eskimo chịu trách nhiệm tạo ra các loài động vật biển. Bản chất chính thức không thuộc về vành đai Kuiper, nhưng Lớp ETNO - tức là thứ gì đó nằm giữa vành đai Kuiper và Đám mây Oort. Kể từ đó, kiến ​​thức của chúng tôi về lĩnh vực này bắt đầu tăng lên cùng với những khám phá về các vật thể khác, chẳng hạn như chúng tôi có thể nêu tên trong số đó, Trang điểm, Haume hoặc Eris. Đồng thời, những câu hỏi mới bắt đầu nảy sinh. Ngay cả cấp bậc của Diêm Vương Tinh. Cuối cùng, như bạn đã biết, anh ta đã bị loại khỏi nhóm tinh hoa của hành tinh.

Các nhà thiên văn tiếp tục khám phá các vật thể ở ranh giới mới (3). Một trong những cái mới nhất là hành tinh lùn Dee Dee. Nó nằm cách Trái đất 137 tỷ km. Nó quay quanh Mặt trời trong 1100 năm. Nhiệt độ trên bề mặt của nó lên tới -243 ° C. Nó được phát hiện nhờ vào kính thiên văn ALMA. Tên của nó là viết tắt của "Distant Dwarf".

3. Vật thể xuyên Neptunian

Ma uy hiếp

Vào đầu năm 2016, chúng tôi đã báo cáo với MT rằng chúng tôi đã nhận được bằng chứng ngẫu nhiên về sự tồn tại của một hành tinh thứ chín chưa được biết đến trong hệ mặt trời (4). Sau đó, các nhà khoa học tại Đại học Lund của Thụy Điển nói rằng nó không được hình thành trong hệ Mặt trời, mà là một ngoại hành tinh bị Mặt trời bắt giữ. Mô hình máy tính Alexandra Mustilla và các đồng nghiệp của ông cho rằng mặt trời trẻ đã "đánh cắp" nó từ một ngôi sao khác. Điều này có thể xảy ra khi hai ngôi sao tiếp cận nhau. Sau đó, hành tinh thứ chín bị các hành tinh khác ném ra khỏi quỹ đạo của nó và có được quỹ đạo mới, rất xa so với ngôi sao mẹ của nó. Sau đó, hai ngôi sao một lần nữa lại ở xa nhau, nhưng vật thể vẫn ở trên quỹ đạo xung quanh Mặt trời.

Các nhà khoa học từ Đài quan sát Lund tin rằng giả thuyết của họ là có khả năng xảy ra cao nhất, vì không có lời giải thích nào tốt hơn cho những gì đang xảy ra, bao gồm cả sự bất thường trong quỹ đạo của các vật thể quay quanh vành đai Kuiper. Ở đâu đó ngoài kia, một hành tinh giả thuyết bí ẩn đang ẩn mình trước mắt chúng ta.

bài phát biểu lớn Konstantin Batygin i Mike Brown từ Viện Công nghệ California, người đã thông báo vào tháng 2016 năm 15 rằng họ đã tìm thấy một hành tinh khác vượt xa quỹ đạo của Sao Diêm Vương, khiến các nhà khoa học nói về nó như thể họ đã biết rằng một thiên thể lớn khác đang quay quanh một nơi nào đó ở ngoại ô hệ mặt trời . . Nó sẽ nhỏ hơn một chút so với Sao Hải Vương và sẽ quay quanh Mặt trời theo quỹ đạo hình elip trong ít nhất 20 4,5-XNUMX. nhiều năm. Batygin và Brown cho rằng hành tinh này đã bị đẩy ra vùng ngoại vi của hệ mặt trời, có thể là trong thời kỳ đầu phát triển của nó, khoảng XNUMX tỷ năm trước.

Nhóm của Brown đã nêu ra vấn đề khó khăn trong việc giải thích sự tồn tại của cái gọi là Vách đá Kuiper, tức là, một loại lỗ hổng trong vành đai tiểu hành tinh xuyên Neptunian. Điều này có thể dễ dàng giải thích là do lực hấp dẫn của một vật thể khối lượng lớn chưa biết. Các nhà khoa học cũng chỉ ra một thống kê thông thường rằng đối với hàng nghìn mảnh đá trong Đám mây Oort và Vành đai Kuiper, cần có hàng trăm tiểu hành tinh dài vài km và có thể là một hoặc nhiều hành tinh lớn.

4. Một trong những tưởng tượng về Hành tinh X.

Vào đầu năm 2015, NASA đã công bố các quan sát từ Nhà thám hiểm khảo sát hồng ngoại trường rộng - WISE. Họ đã chỉ ra rằng trong không gian ở khoảng cách gấp 10 nghìn lần từ Mặt trời đến Trái đất, không thể tìm thấy Hành tinh X. Tuy nhiên, WISE có thể phát hiện các vật thể lớn như Sao Thổ, và do đó là một thiên thể. cơ thể có kích thước của sao Hải Vương có thể thoát khỏi sự chú ý của nó. Do đó, các nhà khoa học cũng tiếp tục công cuộc tìm kiếm với Kính viễn vọng Keck-mét XNUMX ở Hawaii. Cho đến nay không có kết quả.

Không thể không nhắc đến khái niệm quan sát ngôi sao bí ẩn "không may mắn", sao lùn nâu. – điều sẽ làm cho hệ mặt trời trở thành một hệ thống nhị phân. Khoảng một nửa số ngôi sao có thể nhìn thấy trên bầu trời là hệ thống bao gồm hai hoặc nhiều thành phần. Hệ sao đôi của chúng ta có thể tạo thành một sao lùn vàng (Mặt trời) cùng với một sao lùn nâu nhỏ hơn và lạnh hơn nhiều. Tuy nhiên, giả thuyết này dường như không thể xảy ra hiện nay. Ngay cả khi nhiệt độ bề mặt của một sao lùn nâu chỉ vài trăm độ, thiết bị của chúng tôi vẫn có thể phát hiện ra nó. Đài quan sát Gemini, Kính viễn vọng Spitzer và WISE đã thiết lập sự tồn tại của hơn mười vật thể như vậy ở khoảng cách lên tới một trăm năm ánh sáng. Vì vậy, nếu vệ tinh của mặt trời thực sự ở đâu đó ngoài kia, chúng ta nên chú ý đến nó từ lâu.

Hoặc có thể hành tinh đã từng tồn tại, nhưng nó không còn tồn tại? Nhà thiên văn học người Mỹ tại Viện Nghiên cứu Tây Nam ở Boulder, Colorado (SwRI), David Nesvorny, trong một bài báo đăng trên tạp chí Science, chứng minh rằng sự hiện diện của cái gọi là tinh hoàn trong đai Kuiper dấu chân của người khổng lồ khí thứ nămđã có vào thời kỳ đầu hình thành hệ mặt trời. Sự hiện diện của nhiều mảnh băng trong khu vực này cho thấy sự tồn tại của một hành tinh có kích thước bằng Sao Hải Vương.

Các nhà khoa học gọi lõi của vành đai Kuiper là một tập hợp hàng nghìn vật thể xuyên sao Hải Vương có quỹ đạo tương tự. Nesvorny đã sử dụng các mô phỏng máy tính để lập mô hình chuyển động của "lõi" này trong 4 tỷ năm qua. Trong công việc của mình, ông đã sử dụng cái gọi là Nice Model, mô tả các nguyên tắc di chuyển của các hành tinh trong quá trình hình thành hệ mặt trời.

Trong quá trình di chuyển, sao Hải Vương nằm ở khoảng cách 4,2 tỷ km so với Mặt trời, đột ngột dịch chuyển 7,5 triệu km. Các nhà thiên văn học không biết tại sao điều này lại xảy ra. Ảnh hưởng hấp dẫn của các khí khổng lồ khác, chủ yếu là Sao Thiên Vương hoặc Sao Thổ, đã được đề xuất, nhưng không ai biết về bất kỳ tương tác hấp dẫn nào giữa các hành tinh này. Theo Nesvorny, Sao Hải Vương hẳn vẫn ở trong mối quan hệ hấp dẫn với một số hành tinh băng giá bổ sung, hành tinh này đã bị buộc ra khỏi quỹ đạo hướng tới Vành đai Kuiper trong quá trình di chuyển của nó. Trong quá trình này, hành tinh bị vỡ ra và tạo ra hàng nghìn vật thể băng giá khổng lồ ngày nay được gọi là lõi của nó hoặc xuyên sao Hải Vương.

Các tàu thăm dò thuộc sê-ri Du hành và Tiên phong, vài năm sau khi phóng, đã trở thành phương tiện trên mặt đất đầu tiên đi qua quỹ đạo của Sao Hải Vương. Các nhiệm vụ đã tiết lộ sự phong phú của Vành đai Kuiper xa xôi, làm sống lại rất nhiều cuộc thảo luận về nguồn gốc và cấu trúc của hệ mặt trời hóa ra lại vượt xa dự đoán của bất kỳ ai. Không có tàu thăm dò nào chạm tới hành tinh mới, nhưng Pioneer 10 và 11 đang trốn thoát đã thực hiện một đường bay bất ngờ được nhìn thấy từ những năm 80. Và một lần nữa, các câu hỏi lại nảy sinh về nguồn hấp dẫn của quang sai quan sát được, có lẽ ẩn ở vùng ngoại vi của hệ mặt trời...