Dr. Mike Brown is hoogleraar planetaire astronomie aan Caltech. Hij is vooral bekend als de man die Pluto heeft vermoord, dankzij de ontdekking van Eris en andere Kuipergordelobjecten door zijn team. We vroegen hem om ons te helpen deze ongewone regio van ons zonnestelsel uit te leggen.
Kort nadat Pluto op 18 februari 1930 door Clyde Tombaugh was ontdekt, begonnen astronomen te theoretiseren dat Pluto niet de enige was in het buitenste zonnestelsel. Na verloop van tijd begonnen ze het bestaan van andere objecten in de regio te postuleren, die ze in 1992 zouden ontdekken. Kortom, het bestaan van de Kuipergordel - een groot puinveld aan de rand van het zonnestelsel - werd getheoretiseerd voordat het werd ontdekt. ooit ontdekt.
Definitie:
De Kuipergordel (ook bekend als de Edgeworth-Kuipergordel) is een gebied van het zonnestelsel dat buiten de acht grote planeten bestaat en zich uitstrekt van de baan van Neptunus (op 30 AU) tot ongeveer 50 AU van de zon. Het is vergelijkbaar met de asteroïdengordel, omdat het veel kleine lichamen bevat, allemaal overblijfselen van de formatie van het zonnestelsel.
Maar in tegenstelling tot de asteroïdengordel is hij veel groter: 20 keer zo breed en 20 tot 200 keer zo massief. Zoals Mike Brown uitlegt:
De Kuipergordel is een verzameling lichamen buiten de baan van Neptunus die, als er niets anders was gebeurd, als Neptunus niet was gevormd of als de zaken een beetje beter waren gegaan, ze misschien zelf bij elkaar hadden kunnen komen en de volgende planeet hadden kunnen vormen voorbij Neptunus. Maar in plaats daarvan leidde het in de geschiedenis van het zonnestelsel, toen Neptunus werd gevormd, ertoe dat deze objecten niet bij elkaar konden komen, dus het is gewoon deze gordel van materiaal buiten Neptunus.
Ontdekking en naamgeving:
Kort na Tombaughs ontdekking van Pluto begonnen astronomen na te denken over het bestaan van een Trans-Neptuniaanse populatie van objecten in het buitenste zonnestelsel. De eerste die dit suggereerde was Freckrick C. Leonard, die het bestaan van 'ultra-Neptuniaanse lichamen' buiten Pluto begon te suggereren die gewoon nog niet waren ontdekt.
Datzelfde jaar suggereerde astronoom Armin O. Leuschner dat Pluto 'misschien een van de vele lange-periode planetaire objecten is die nog ontdekt moeten worden'. In 1943, in deTijdschrift van de British Astronomical Association, verklaarde Kenneth Edgeworth verder over het onderwerp. Volgens Edgeworth was het materiaal in de oer-zonnenevel voorbij Neptunus te ver uit elkaar geplaatst om te condenseren tot planeten, en dus eerder gecondenseerd tot een groot aantal kleinere lichamen.
In 1951, in een artikel voor het tijdschriftAstrofysica, speculeerde de Nederlandse astronoom Gerard Kuiper op een soortgelijke schijf die vroeg in de evolutie van het zonnestelsel was gevormd. Af en toe zou een van deze objecten het binnenste van ons zonnestelsel binnendringen en een komeet worden. Het idee van deze 'Kuipergordel' was logisch voor astronomen. Het hielp niet alleen om uit te leggen waarom er geen grote planeten verder in het zonnestelsel waren, het verhulde ook handig het mysterie van waar kometen vandaan kwamen.
In 1980, in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , de Uruguayaanse astronoom Julio Fernández speculeerde dat een kometengordel tussen 35 en 50 AU nodig zou zijn om het waargenomen aantal kometen te verklaren.
In navolging van het werk van Fernández voerde een Canadees team van astronomen (team van Martin Duncan, Tom Quinn en Scott Tremaine) in 1988 een aantal computersimulaties uit en stelde vast dat de Oortwolk kon niet alle kortperiodieke kometen verklaren . Met een 'riem', zoals Fernández het beschreef, toegevoegd aan de formuleringen, kwamen de simulaties overeen met waarnemingen.
De lijken in de Kuipergordel. Krediet: Don Dixon
In 1987 begonnen astronoom David Jewitt (toen aan het MIT) en toenmalig afgestudeerde studente Jane Luu de telescopen van het Nationaal Observatorium Kitt Peak in Arizona en de Cerro Tololo Inter-Amerikaans Observatorium in Chili om het buitenste zonnestelsel te doorzoeken. In 1988 verhuisde Jewitt naar de Instituut voor Sterrenkunde aan de Universiteit van Hawaï, en Luu voegde zich later bij hem om te werken aan het Mauna Kea-observatorium van de universiteit.
Na vijf jaar zoeken, kondigden Jewitt en Luu op 30 augustus 1992 de “ Ontdekking van het kandidaat Kuipergordelobject ” (15760) 1992 QB1. Zes maanden later ontdekten ze een tweede object in de regio, (181708) 1993 FW. Vele, vele meer zouden volgen...
In hun artikel uit 1988 verwezen Tremaine en zijn collega's naar de hypothetische regio voorbij Neptunus als de 'Kuipergordel', blijkbaar vanwege het feit dat Fernández de woorden 'Kuiper' en 'komeetgordel' in de openingszin van zijn artikel gebruikte. Hoewel dit de officiële naam is gebleven, gebruiken astronomen soms de alternatieve naam Edgeworth-Kuipergordel om Edgeworth te prijzen voor zijn eerdere theoretische werk.
Sommige astronomen zijn echter zo ver gegaan om te beweren dat geen van beide namen correct is. Bijvoorbeeld Brian G. Marsden – een Britse astronoom en de oude directeur van de Minor Planet Center (MPC) van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics – beweerde dat “Noch Edgeworth noch Kuiper hebben geschreven over iets dat in de verste verte lijkt op wat we nu zien, maar Fred Whipple (de Amerikaanse astronoom die met de 'vuile sneeuwbal'-komeethypothese kwam) deed'.
De lay-out van het zonnestelsel, inclusief de Kuipergordel en de Oortwolk, op logaritmische schaal. Krediet: NASA
Bovendien merkte David Jewitt op: 'Als er iets is ... Fernández verdient bijna de eer voor het voorspellen van de Kuipergordel.' Vanwege de controverse rond de naam, wordt de term trans-Neptuniaans object (TNO) door verschillende wetenschappelijke groepen aanbevolen voor objecten in de gordel. Dit wordt echter door anderen als onvoldoende beschouwd, omdat dit elk object buiten de baan van Neptunus kan betekenen, en niet alleen objecten in de Kuipergordel.
Samenstelling:
Er zijn meer dan duizend objecten ontdekt in de Kuipergordel, en de theorie is dat er maar liefst 100.000 objecten zijn die groter zijn dan 100 km in diameter. Gezien hun kleine omvang en extreme afstand tot de aarde, is de chemische samenstelling van KBO's erg moeilijk te bepalen.
Spectrografische studies die sinds de ontdekking van de regio zijn uitgevoerd, hebben echter over het algemeen aangetoond dat de leden ervan voornamelijk uit ijs bestaan: een mengsel van lichte koolwaterstoffen (zoals methaan), ammoniak en waterijs - een samenstelling die ze delen met kometen. Eerste onderzoeken bevestigden ook een breed scala aan kleuren bij KBO's, variërend van neutraal grijs tot dieprood.
Dit suggereert dat hun oppervlakken zijn samengesteld uit een breed scala aan verbindingen, van vuil ijs tot koolwaterstoffen. In 1996, Robert H. Brown et al. verkregen spectroscopische gegevens over de KBO 1993 SC, waaruit bleek dat de samenstelling van het oppervlak opmerkelijk vergelijkbaar was met die van Pluto, evenals de maan Triton van Neptunus, die grote hoeveelheden methaanijs bezit.
Artist's vergelijking van de acht grootste Kuipergordelobjecten. Krediet: Lexicon/NASA-afbeeldingen
Waterijs is gedetecteerd in verschillende KBO's, waaronder 1996 TO66, 38628 Huya en 20000 Varuna. In 2004, Mike Brown et al. bepaalde het bestaan van kristallijn waterijs en ammoniakhydraat op een van de grootste bekende KBO's, 50000 Quaoar. Beide stoffen zouden tijdens de ouderdom van het zonnestelsel zijn vernietigd, wat suggereert dat Quaoar onlangs opnieuw was opgedoken, hetzij door interne tektonische activiteit of door meteorietinslagen.
Pluto gezelschap buiten de Kuipergordel houden, zijn nog vele andere noemenswaardige objecten. Quaoar, Makemake, Haumea, Orcus en Eris zijn allemaal grote ijzige lichamen in de Belt. Verschillende van hen hebben zelfs hun eigen manen. Deze zijn allemaal enorm ver weg en toch heel erg binnen handbereik.
Verkenning:
Op 19 januari 2006 lanceerde NASA deNieuwe horizontenruimtesonde om Pluto, zijn manen en een of twee andere Kuipergordel-objecten te bestuderen. Op 15 januari 2015 begon het ruimtevaartuig met het naderen van de dwergplaneet en zal naar verwachting op 14 juli 2015 langsvliegen. Wanneer het het gebied bereikt, verwachten astronomen ook verschillende interessante foto's van de Kuipergordel.
Nog spannender is het feit dat onderzoeken van andere zonnestelsels aangeven dat ons zonnestelsel niet uniek is. Sinds 2006 zijn er andere 'Kuipergordels' (d.w.z. ijzige puingordels) ontdekt rond negen andere sterrenstelsels. Deze blijken in twee categorieën te vallen: brede gordels, met radii van meer dan 50 AU, en smalle gordels (zoals onze eigen Kuipergordel) met radii tussen 20 en 30 AU en relatief scherpe grenzen.
Volgens infraroodonderzoeken wordt aangenomen dat naar schatting 15-20% van de sterren van het zonnetype massieve Kuipergordel-achtige structuren hebben. De meeste hiervan lijken vrij jong te zijn, maar twee sterrenstelsels - HD 139664 en HD53143 , die in 2006 werden waargenomen door de Hubble-ruimtetelescoop - zijn naar schatting 300 miljoen jaar oud.
De Kuipergordel, uitgestrekt en onontgonnen, is de bron van vele kometen en wordt beschouwd als de oorsprong van alle periodieke of kortperiodieke kometen (d.w.z. kometen met een baan van 200 jaar of minder). De meest bekende hiervan is Halley's komeet , die de afgelopen 16.000-200.000 jaar actief is geweest.
Toekomst van de Kuipergordel:
Toen hij aanvankelijk speculeerde over het bestaan van een gordel van objecten voorbij Neptunus, gaf Kuiper aan dat zo'n gordel waarschijnlijk niet meer bestond. Natuurlijk hebben latere ontdekkingen bewezen dat dit niet klopt. Maar één ding waar Kuiper zeker gelijk in had, was het idee dat deze Trans-Neptuniaanse Objecten niet eeuwig zullen duren. Zoals Mike Brown uitlegt:
We noemen het een riem, maar het is een hele brede riem. Het is ongeveer 45 graden aan de hemel - deze grote strook materiaal die zojuist door Neptunus is gekarnd en gekarnd. En tegenwoordig, in plaats van een groter en groter lichaam te maken, botsen ze gewoon en vermalen ze langzaam tot stof. Als we over honderd miljoen jaar terugkomen, is er geen Kuipergordel meer.
Gezien het potentieel voor ontdekking en wat nauwkeurig onderzoek ons zou kunnen leren over de vroege geschiedenis van ons zonnestelsel, kijken veel wetenschappers en astronomen uit naar de dag waarop we de Kuipergordel in meer detail kunnen onderzoeken. Hier is de hoop dat deNieuwe horizontenmissie is nog maar het begin van toekomstige decennia van onderzoek naar deze mysterieuze regio!
We hebben veel interessante artikelen hier bij Universe Today over het onderwerp over de buitenste zonnestelsel en Trans-Neptunion Objecten (TNO's) .
En bekijk zeker dit artikel op de planeet Eris , de nieuwste dwergplaneet en de grootste te ontdekken TNO.
En astronomen verwachten te ontdekken nog twee grote planeten in ons zonnestelsel .
Universe Today heeft ook een uitgebreid interview met Mike Brown van Caltech.
Podcast (audio): Downloaden (Duur: 4:28 — 4,1 MB)
Abonneren: Apple-podcasts | RSS
Podcast (video): Downloaden (82,7 MB)
Abonneren: Apple-podcasts | RSS