Dr. Kami memintanya untuk membantu kami menjelaskan kawasan sistem suria kami yang tidak biasa ini.
Segera setelah Pluto ditemui oleh Clyde Tombaugh pada 18 Februari 1930, ahli astronomi mula berteori bahawa Pluto tidak sendirian di Sistem Suria luar. Pada waktunya, mereka mulai mendalilkan keberadaan benda-benda lain di rantau ini, yang akan mereka temui pada tahun 1992. Ringkasnya, keberadaan Kuiper Belt - sebuah medan serpihan besar di pinggir Sistem Suria - berteori sebelum pernah ditemui.
Definisi:
Kuiper Belt (juga dikenali sebagai tali pinggang Edgeworth – Kuiper) adalah wilayah Sistem Suria yang wujud di luar lapan planet utama, yang memanjang dari orbit Neptunus (pada 30 AU) hingga sekitar 50 AU dari Matahari. Ia serupa dengan tali pinggang asteroid, kerana ia mengandungi banyak badan kecil, semua sisa-sisa dari pembentukan Sistem Suria.
Tetapi tidak seperti Asteroid Belt, ia jauh lebih besar - 20 kali lebih lebar dan 20 hingga 200 kali lebih besar. Seperti yang dijelaskan oleh Mike Brown:
Kuiper Belt adalah sekumpulan badan di luar orbit Neptunus yang, jika tidak ada yang lain yang berlaku, jika Neptune tidak terbentuk atau jika keadaan menjadi sedikit lebih baik, mungkin mereka dapat bergabung bersama dan membentuk planet seterusnya di luar Neptune. Tetapi sebaliknya, dalam sejarah sistem suria, ketika Neptunus terbentuk menyebabkan benda-benda ini tidak dapat bersatu, jadi hanya tali bahan ini di luar Neptunus.
Penemuan dan Penamaan:
Tidak lama selepas penemuan Pluto dari Tombaugh, para astronom mula merenungkan keberadaan populasi objek Trans-Neptunian di Sistem Suria luar. Yang pertama menunjukkan ini adalah Freckrick C. Leonard, yang mulai menyarankan adanya "badan ultra-Neptunian" di luar Pluto yang belum ditemukan.
Pada tahun yang sama, ahli astronomi Armin O. Leuschner mencadangkan bahawa Pluto "mungkin salah satu daripada banyak objek planet jangka panjang yang belum ditemui." Pada tahun 1943, di Jurnal Persatuan Astronomi Britain, Kenneth Edgeworth menerangkan lebih lanjut mengenai perkara ini. Menurut Edgeworth, bahan di dalam nebula suria primordial di luar Neptunus terlalu jauh untuk mengembun menjadi planet, dan lebih padat menjadi banyak badan yang lebih kecil.
Pada tahun 1951, dalam artikel untuk jurnal Astrofizik, ahli astronomi Belanda Gerard Kuiper berspekulasi pada cakera serupa yang terbentuk pada awal evolusi Sistem Suria. Kadang-kadang salah satu objek ini akan mengembara ke Sistem Suria dalaman dan menjadi komet. Idea "Kuiper Belt" ini masuk akal bagi para astronom. Bukan hanya membantu menjelaskan mengapa tidak ada planet besar yang lebih jauh di dalam Sistem Suria, ia juga dengan mudah melengkapkan misteri dari mana asal komet.
Pada tahun 1980, dalam Pemberitahuan Bulanan Persatuan Astronomi Diraja, ahli astronomi Uruguay Julio Fernández berspekulasi bahawa tali pinggang komet yang terletak antara 35 dan 50 AU akan diminta untuk menjelaskan jumlah komet yang diperhatikan.
Mengikuti kerja Fernández, pada tahun 1988 pasukan astronomi Kanada (pasukan Martin Duncan, Tom Quinn dan Scott Tremaine) menjalankan sejumlah simulasi komputer dan menentukan bahawa awan Oort tidak dapat menjelaskan semua komet jangka pendek. Dengan "tali pinggang", seperti yang dijelaskan oleh Fernández, ditambahkan pada formulasi, simulasi sesuai dengan pemerhatian.
Pada tahun 1987, ahli astronomi David Jewitt (ketika itu di MIT) dan pelajar siswazah Jane Luu mula menggunakan teleskop di Kitt Peak National Observatory di Arizona dan Cerro Tololo Inter-American Observatory di Chile untuk mencari Sistem Suria luar. Pada tahun 1988, Jewitt berpindah ke Institut Astronomi di University of Hawaii, dan Luu kemudian bergabung dengannya untuk bekerja di balai cerap Universiti Mauna Kea.
Setelah lima tahun mencari, pada 30 Ogos 1992, Jewitt dan Luu mengumumkan "Penemuan objek sabuk Kuiper calon" (15760) 1992 QB1. Enam bulan kemudian, mereka menemui objek kedua di wilayah itu, (181708) 1993 FW. Banyak lagi yang akan diikuti ...
Dalam makalah mereka pada tahun 1988, Tremaine dan rakan-rakannya menyebut wilayah hipotetis di luar Neptunus sebagai "Kuiper Belt", nampaknya disebabkan oleh kenyataan bahawa Fernández menggunakan kata-kata "Kuiper" dan "komet belt" dalam kalimat pembukaan makalahnya. Walaupun ini tetap menjadi nama rasmi, ahli astronomi kadang-kadang menggunakan nama alternatif tali pinggang Edgeworth-Kuiper untuk memberi penghargaan kepada Edgeworth untuk karya teorinya yang lebih awal.
Walau bagaimanapun, beberapa ahli astronomi telah menyatakan bahawa kedua-dua nama ini tidak betul. Sebagai contoh, Brian G. Marsden - ahli astronomi Britain dan pengarah lama Minor Planet Center (MPC) di Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics - mendakwa bahawa "Baik Edgeworth maupun Kuiper menulis tentang apa-apa dari jauh seperti yang kita lihat sekarang, tetapi Fred Whipple (ahli astronomi Amerika yang membuat hipotesis komet "bola salji kotor") ".
Selanjutnya, David Jewitt berkomentar bahawa, "Jika ada ... Fernández hampir layak mendapat kredit kerana meramalkan Kuiper Belt." Kerana kontroversi yang berkaitan dengan namanya, istilah objek trans-Neptunian (TNO) disyorkan untuk objek di tali pinggang oleh beberapa kumpulan saintifik. Namun, ini dianggap tidak mencukupi oleh orang lain, kerana ini dapat berarti objek apa pun di luar orbit Neptunus, dan bukan hanya objek di Sabuk Kuiper.
Komposisi:
Terdapat lebih dari seribu objek yang ditemui di Kuiper Belt, dan secara teori terdapat sebanyak 100,000 objek yang berdiameter lebih besar dari 100 km. Memandangkan ukurannya yang kecil dan jarak yang sangat jauh dari Bumi, susunan kimia KBO sangat sukar untuk ditentukan.
Walau bagaimanapun, kajian spektrografi yang dilakukan di wilayah ini sejak penemuannya secara umum menunjukkan bahawa anggotanya terdiri daripada es: campuran hidrokarbon ringan (seperti metana), amonia, dan ais air - komposisi yang mereka bagikan dengan komet. Kajian awal juga mengesahkan pelbagai warna di antara KBO, mulai dari kelabu neutral hingga merah tua.
Ini menunjukkan bahawa permukaannya terdiri daripada sebilangan besar sebatian, dari es kotor hingga hidrokarbon. Pada tahun 1996, Robert H. Brown et al. memperoleh data spektroskopi pada KBO 1993 SC, yang memperlihatkan komposisi permukaannya sangat mirip dengan Pluto, serta Triton bulan Neptunus, memiliki sejumlah besar es metana.
Ais air telah dikesan di beberapa KBO, termasuk 1996 TO66, 38628 Huya dan 20000 Varuna. Pada tahun 2004, Mike Brown et al. menentukan kewujudan ais air kristal dan amonia hidrat pada salah satu KBO yang paling terkenal, 50000 Quaoar. Kedua-dua zat ini akan hancur sepanjang usia Sistem Suria, menunjukkan bahawa Quaoar baru-baru ini muncul kembali, baik oleh aktiviti tektonik dalaman atau oleh dampak meteorit.
Menjauhkan syarikat Pluto di tali pinggang Kuiper, ada banyak objek lain yang patut disebutkan. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus dan Eris adalah semua badan berais besar di Belt. Beberapa dari mereka mempunyai bulan sendiri. Ini semua sangat jauh, namun, sangat mudah dijangkau.
Penerokaan:
Pada 19 Januari 2006, NASA melancarkan Horizon Baru ruang angkasa untuk mengkaji Pluto, bulannya dan satu atau dua objek Kuiper Belt yang lain. Pada 15 Januari 2015, kapal angkasa itu mulai mendekati planet kerdil, dan diharapkan dapat membuat flyby pada 14 Julai 2015. Ketika sampai di kawasan ini, para astronom juga mengharapkan beberapa gambar menarik dari Kuiper Belt.
Lebih menarik lagi ialah kenyataan bahawa tinjauan sistem suria lain menunjukkan bahawa Sistem Suria kita tidak unik. Sejak tahun 2006, terdapat "Kuiper Belts" yang lain (iaitu sabuk serpihan berais) yang ditemui di sekitar sembilan sistem bintang yang lain. Ini nampaknya termasuk dalam dua kategori: tali pinggang lebar, dengan radius lebih dari 50 AU, dan tali pinggang sempit (seperti Sabuk Kuiper kita sendiri) dengan radius antara 20 dan 30 AU dan sempadan yang agak tajam.
Menurut tinjauan inframerah, dianggarkan 15-20% bintang jenis suria dipercayai mempunyai struktur seperti Kuiper-Belt. Sebilangan besar ini kelihatannya cukup muda, tetapi sistem dua bintang - HD 139664 dan HD 53143, yang diperhatikan oleh Teleskop Angkasa Hubble pada tahun 2006 - dianggarkan berusia 300 juta tahun.
Sangat dan belum diterokai, Kuiper Belt adalah sumber banyak komet, dan diyakini sebagai titik permulaan untuk semua komet berkala atau pendek (iaitu yang mempunyai orbit yang bertahan 200 tahun atau kurang). Yang paling terkenal ialah Halley's Comet, yang telah aktif selama 16.000–200.000 tahun yang lalu.
Masa Depan Sabuk Kuiper:
Ketika awalnya dia berspekulasi tentang adanya tali pinggang objek di luar Neptunus, Kuiper menunjukkan bahawa tali pinggang seperti itu mungkin sudah tidak ada lagi. Sudah tentu, penemuan berikutnya membuktikan bahawa ini salah. Tetapi satu perkara yang pasti benar mengenai Kuiper adalah idea bahawa Objek Trans-Neptunian ini tidak akan kekal selamanya. Seperti yang dijelaskan oleh Mike Brown:
Kami memanggilnya tali pinggang, tetapi tali pinggang yang sangat lebar. Sejauh 45 darjah melintasi langit - sekumpulan besar bahan ini yang baru saja dipusingkan dan dipusingkan oleh Neptune. Dan hari-hari ini, bukannya membuat badan yang lebih besar dan lebih besar, mereka hanya bertembung dan perlahan-lahan mengisar menjadi debu. Sekiranya kita kembali dalam masa seratus juta tahun lagi, tidak akan ada Kuiper Belt yang tersisa.
Memandangkan potensi penemuan, dan pemeriksaan mendalam apa yang dapat mengajar kita mengenai sejarah awal Sistem Suria kita, banyak saintis dan ahli astronomi menantikan hari ketika kita dapat memeriksa Sabuk Kuiper dengan lebih terperinci. Inilah harapan agar Horizon Baru misi hanyalah permulaan penyelidikan dekad yang akan datang ke wilayah misteri ini!
Kami mempunyai banyak artikel menarik di Space Magazine mengenai subjek mengenai Outer Solar System dan Trans-Neptunion Objects (TNO).
Dan pastikan untuk melihat artikel ini di planet Eris, planet kerdil terbaru dan TNO terbesar yang dapat ditemui.
Dan ahli astronomi menjangka akan menemui dua lagi planet besar di Sistem Suria kita.
Space Magazine juga mempunyai wawancara penuh dengan Mike Brown dari Caltech.
Podcast (audio): Muat turun (Tempoh: 4:28 - 4.1MB)
Langgan: Podcast Apple | Android | RSS
Podcast (video): Muat turun (82.7MB)
Langgan: Podcast Apple | Android | RSS
