Изображения облако оорта пояс койпера. Облако оорта

Часто называют границей Солнечной системы. Этот диск простирается на расстоянии от 30 до 50 а.е (1а.е.=150 млн.км) от Солнца. Его существование было достоверно подтверждено не так давно, и сегодня его исследование является новым направлением планетарных наук. Пояс Койпера был назван в честь астронома Жерарда Койпера (Gerard Kuiper), предсказавшего его существование в 1951 году. Предполагается, что больинство объектов пояса Койпера по составу представляют собой лёд с небольшими примесями органических веществ, то есть близки к кометному веществу.

В 1992 году астрономы обнаружили красноватое пятнышко на расстоянии 42 а.е. от Солнца – первый зарегистрированный объект пояса Койпера , или транснептуновый объект. С тех пор их было обнаружено более тысячи.

Объекты пояса Койпера делят на три категории. Классические объекты имеют приблизительно круговые орбиты с небольшим наклонением, не связаны с движением планет. Самые известные малые планеты, в основном, из их числа.

Резонансные объекты образуют орбитальный резонанс с Нептуном 1:2, 2:3, 2:5, 3:4, 3:5, 4:5 или 4:7. Объекты с резонансом 2:3 называются плутино в честь самого яркого их представителя - Плутона.

Астроном Джерард Койпер, в честь которого назван пояс Койпера

Рассеянные объекты имеют большой эксцентриситет орбиты и могут в афелии удаляться от Солнца на несколько сотен астрономических единиц. Считается, что такие объекты однажды слишком близко подошли к Нептуну, гравитационное влияние которого вытянуло их орбиты. Ярким примером этой группы является Седна.

Международный астрономический союз (IAU - International Astronomical Union) занимается номенклатурой планет и спутников с 1919 года. Решения этой организации влияют на работу всех профессиональных астрономов. Однако иногда IAU делает рекомендации по астрономическим вопросам, которые будоражат всю общественность. Одной из таких рекомендаций был перевод Плутона к категории карликовых планет. Теперь он относится к транснептуновым объектам, и является вторым по величине и самым известным из них.

Одним из крупнейших объектов пояса Койпера является 2002 LM60, называющийся также Квавар, или Кваовар (Quaoar). Название Квавар пришло из мифологии народа Тонгва (Tongva), проживающего некогда на территории нынешнего Лос-Анджелеса, и обозначает великую созидательную силу.

Квавар обращается на орбите, диаметром около 42 а.е. с периодом 288 лет. Впервые он был сфотографирован еще в 1980 году, но к числу транснептуновых тел был причислен только в 2002 году астрономами Майком Брауном (Mike Brown) и его коллегами Калифорнийского Технологического Института (Caltech) в Калифорнии.

Диаметр Квавара около 1250 км, приблизительно, как и у Харона, образующего с Плутоном двойную систему. Он был самым крупным объект пояса Койпера с момента открытия Плутона в 1930 году и Харона в 1978 году. И он действительно огромен: его объем приблизительно эквивалентен суммарному объему 50 000 астероидов.

Обнаруженный в 2004 году 2004 DW, известный как Орк, или Оркус (Orcus) оказался и того больше – 1520 км в диаметре. Радиус его орбиты около 45 а.е.
Еще один объект пояса Койпера 2005 FY9 с условным названием «Пасхальный кролик» (Easterbunny) был открыт 31 мая 2005 года той же командой Майка Брауна из Технологического Института Калифорнии (Caltech). О его открытии было объявлено 29 июля, одновременно с сообщением об еще двух транснептуновых объектах: 2003 EL61 и 2003 UB313, известной также как Эрис (Eris).

2005 FY9 пока единственное официальное название объекта. Обнаруженный космическим телескопом Spitzer, он до сих пор остается загадкой. Его диаметр составляет от 50 до 75% диаметра Плутона.

2003 EL61, не имеющий пока официального названия, имеет приблизительно такие же размеры, но он ярче, что сделало его одним из самых известных транснептуновых объектов.

2003 EL61, как и Плутон, имеет период обращения 308 лет, но его орбита имеет больший эксцентриситет. Благодаря высокой отражательной способности 2003 EL61, он является третьим по яркости объектом пояса Койпера после Плутона и 2005 FY9. Он столь ярок, что иногда его даже можно увидеть в мощные любительские телескопы, хотя его масса составляет всего 32% от массы Плутона. 2003 EL61 относится к типу рассеянных объектов пояса Койпера.

Интересно, что 2003 EL61 имеет два спутника. Хотя ученые уже спокойно относятся к тому, что большинство объектов пояса Койпера могут оказаться сложными планетными системами.

Эрис, причисленная сначала к рангу планет, а затем переведенная вместе с Плутоном в группу транснептуновых объектов, на сегодняшний день считается малой планетой и является крупнейшим объектом пояса Койпера.

Диаметр Эриды 2400 километров, что на 6% больше диаметра Плутона. Ее масса была определена благодаря ее спутнику – крошечной Дисномии, имеющей период обращения 16 суток. Интересно, что сначала карликовую планету и ее спутницу первооткрыватели планировали назвать Зеной и Габриэль в честь героинь известного сериала.

В марте 2004 группа астрономов объявила об открытии малой планеты, вращающейся вокруг Солнца на очень большом расстоянии, где солнечная радиация исключительно мала. Майк Браун (Mike Brown) в сотрудничестве с доктором Чедом Труйльо (Chad Trujillo) из обсерватории Gemini, Гавайи, и доктором Дэвидом Рабиновичем (David Rabinowitz) из Йельского Университета обнаружили ее еще в 2003 году. Обнаруженная малая планета получила официальное название 2003 VB12, но больше известна как Седна (Sedna) – богиня эскимосов, живущая в глубинах Северного Ледовитого океана.

Период обращения Седны 10 500 лет, ее диаметр чуть более четверти диаметра Плутона. Ее орбита вытянута, и в своей дальней точке она удаляется от Солнца на 900 а.е. (для сравнения радиус орбиты Плутона 38 а.е.). Открыватели Седны причислили ее к объектам внутренней части облака Оорта, поскольку она никогда не приближается к Солнцу ближе, чем на 76 а.е. Однако классическом объектом области Оорта Седну считать нельзя, поскольку, даже несмотря на исключительны вытянутую орбиту, ее движение определяет солнце и объекты Солнечной системы, а не случайные возмущения извне. Сама Седна необычна, ведь довольно странно было обнаружить такой крупный объект в пустом протяженном пространстве между поясом Койпера и облаком Оорта. Возможно, облако Оорта простирается на большее, чем считалось ранее расстояние внутрь Солнечной системы.

Сегодня считается, что Седна относится к числу рассеянных объектов пояса Койпера, к которым также относятся 1995 TL8, 2000 YW134 и 2000 CR105. 2000 CR105, открытый еще восемь лет назад, уникален своей исключительно вытянутой орбитой, большая полуось которой, равна почти 400 а.е.

Другая особенность Седны – ее красноватый оттенок. Краснее ее только Марс. А температура на поверхности удивительной малой планеты не превышает -240°С. Это очень мало и напрямую замерить тепло от планеты (инфракрасное излучение) невозможно, поэтому используются данные из множества доступных источников.

Так же обстоит дело и с остальными объектами пояса Койпера. Более того, измерить диаметр этих объектов очень трудно. Как правило, их размер определяется по яркости, зависящей от площади поверхности. Принимается, что альбедо малой планеты равен альбедо комет, то есть около 4%. Хотя последние данные говорят о том, что она может достигать 12%, то есть объекты пояса Койпера могут оказаться гораздо меньшими, чем считалось ранее.

В частности, интерес вызывает объект 2003 EL61, обладающий слишком высокой отражательной способностью. Приблизительно на такой же орбите было обнаружено еще пять подобных тел. Странно то, что малые планеты недостаточно массивны, чтобы удержать атмосферу, которая могла бы кристаллизоваться и укрыть поверхность.
13 декабря 2005 года была обнаружена малая планета 2004 XR 190, названная Баффи (Buffy). Диаметр Баффи около 500-1000 км, что не является рекордом для малых планет. Удивительно другое: в отличие от рассеянных объектов пояса Койпера, имеющих вытянутую орбиту, 2004 XR 190 отличается почти круговой орбитой (перигелий на расстоянии 52 а.е. от Солнца, афелий - на расстоянии 62 а.е.), наклоненной под углом 47 градусов к плоскости эклиптики. Причина возникновения такой траектории астрономам пока неясна.

До сих пор среди некоторых астрономов бытует мнение, что в пределах пояса Койпера находится некое массивное тело, размером не менее Плутона. Еще в первой половине прошлого века ученые предсказали существование Нептуна по возмущениям, оказываемым им на Уран. Позже американский астроном Персиваль Ловелл (Percival Lowell) попытался обнаружить планету, находящуюся за Нептуном, которая могла бы искажать его траекторию. И действительно, в 1930 году был обнаружен Плутон. Правда тут же выяснилось, что его масса слишком мала (0,002 земной), чтобы ощутимо возмущать движение массивного Нептуна. Поэтому осталось подозрение, что таинственной планетой «Х» был не Плутон, а еще не обнаруженная более крупная малая планета. Впоследствии оказалось, что отклонения в движении Плутона, были лишь ошибкой измерений.

Безусловно, теоретически планета «Х» может существовать, если она мала и достаточно удалена, чтобы оказывать заметное влияние на траекторию движения Плутона.

Но самым близким к нам объектом пояса Койпера может оказаться спутник Сатурна - Феба. Она вращается вокруг планеты в обратную сторону, что говорит о том, что Феба образовалась не в протопланетном диске Сатурна, а где-то еще и позднее была им захвачена.

Спутник Сатурна - Феба

Могла сформироваться на гелиоцентрической орбите недалеко от Сатурна из обломков, сформировавших его ядро. Согласно другому возможному сценарию Феба могла быть захвачена из области, куда как более удаленной. Например, из пояса Койпера. Плотность спутника 1,6г/см3, поэтому нельзя сказать, ближе ли она к Плутону, имеющему плотность 1,9г/см3, или сатурнианским спутникам, плотность которых в среднем около 1,3г/см3. Однако такой показатель слишком ненадежен, чтобы на него опираться. Поэтому этот вопрос остается весьма спорным.

За поясом Койпера находится еще одно более глобальное образование – облако Оорта. Впервые идея существовании такого облака была выдвинута эстонским астрономом Эрнстом Эпиком в 1932 году, а затем теоретически разрабатывалась нидерландским астрофизиком Яном Оортом (Jan Oort) в 1950-х, в честь которого облако и было названо. Біло відвинуто предпоожение, что кометы прилетают из протяженной сферической оболочки, состоящей из ледяных тел, на окраинах Солнечной системы. Этот громадный рой объектов сегодня называется облаком Оорта. Он простирается в сфере, радиусом от 5 000 до 100 000 а.е.

Состоит из миллиардов ледяных тел. Изредка проходящие звезды нарушают орбиту одного из тел, вызывая его движение во внутреннюю часть Солнечной системы как длиннопериодической кометы. Такие кометы имеют очень большую и вытянутую орбиту и, как правило, наблюдаются всего раз. Одним из примеров длиннопериодических комет являются кометы Галлея и Свифта - Туттля (Swift-Tuttle). В отличие от них, короткопериодические кометы, период обращения которых менее 200 лет, движутся в плоскости планет и прилетают к нам из пояса Койпера.

Считается, что Облако Оорта имеет наибольшую плотность в плоскости эклиптики, здесь находится приблизительно одна шестая всех объектов, составляющих облако Оорта. Температура здесь не выше 4К, что близко к абсолютном нулю. Пространство за облаком Оорта Солнечной системе не уже принадлежит, равно как и пограничные области облака Оорта.

Облако Оорта - гипотетическая сферическая область Солнечной системы, служащая источником долгопериодических комет. Инструментально существование облака Оорта не подтверждено, однако многие косвенные факты указывают на его существование. Предполагаемое расстояние до внешних границ облака Оорта от Солнца составляет от 50 000 до 100 000 а. е. - примерно, в среднем световой год. Это составляет примерно четверть расстояния до Проксимы Центавра, ближайшей к Солнцу звезды. и , две другие известные области транснептуновых объектов, по диаметру примерно в тысячу раз меньше облака Оорта. Внешняя граница облака Оорта определяет гравитационную границу Солнечной системы - сферу Хилла, определяемую для Солнечной системы в 2 св. года.
Облако Оорта, как предполагают, включает две отдельные области: сферическое внешнее облако Оорта и внутреннее облако Оорта в форме диска. Объекты в облаке Оорта в значительной степени состоят из водяных, аммиачных и метановых льдов. Астрономы полагают, что объекты, составляющие облако Оорта, сформировались около Солнца и были рассеяны далеко в космос гравитационными эффектами планет-гигантов на раннем этапе развития Солнечной системы. Считается, что облако Оорта является остатком исходного , который сформировался вокруг Солнца приблизительно 4,6 миллиарда лет назад.

Внутреннее облако Оорта

Модели предсказывают, что во внутреннем облаке в десятки или сотни раз больше кометных ядер, чем во внешнем. Его считают возможным источником новых комет для пополнения относительно скудного внешнего облака, поскольку оно постепенно исчерпывается. Облако Хиллса объясняет столь длительное существование облака Оорта в течение миллиардов лет.

Внешнее облако Оорта

Внешнее облако Оорта, как предполагают, содержит несколько триллионов ядер комет, больших чем приблизительно 1,3 км (приблизительно 500 миллиардов с абсолютной звёздной величиной более яркой чем 10,9), со средним расстоянием между кометами несколько десятков миллионов километров. Его полная масса достоверно не известна, но, предполагая, что комета Галлея - подходящий опытный образец для всех комет в пределах внешнего облака Оорта, предполагаемая общая масса равна 3·10 25 кг, или примерно в пять раз больше массы Земли. Ранее считалось, что облако более массивное (до 380 земных масс), но новейшие познания в распределении размеров долгопериодических комет привели к намного более низким оценкам. Масса внутреннего облака Оорта в настоящее время неизвестна.

Исходя из проведённых исследований комет, можно предположить, что подавляющее большинство объектов облака Оорта состоят из различных льдов, образованных такими веществами, как вода, метан, этан, угарный газ и циановодород. Однако открытие объекта 1996 PW, астероида с орбитой, более типичной для долгопериодических комет, наводит на мысль, что в облаке Оорта могут быть и скалистые объекты. Анализ соотношения изотопов углерода и азота в кометах как облака Оорта, так и семейства Юпитера показывает лишь небольшие различия, несмотря на их весьма обособленные области происхождения. Из этого следует, что объекты этих областей произошли из исходного протосолнечного облака. Это заключение также подтверждено исследованиями размеров частиц в кометах облака Оорта.

Существует мнение, что облако Оорта является единственным вероятным источником комет, которые сталкиваются с Землей с регулярными интервалами. Как указывает американский астрофизик Лиза Рэндалл, именно с влиянием облака Оорта связана периодичность массовых вымираний в биосфере Земли.

Пояс Койпера и облако Оорта в представлении художника. Авторы и права: NASA.

Считается, что гигантская оболочка, состоящая из ледяных тел, известная как облако Оорта, окружает Солнечную систему. В данной области могут находиться миллиарды и даже триллионы тел, а некоторые из них настолько велики, что считаются карликовыми планетами.

Когда такие объекты взаимодействуют с проходящими рядом звёздами, молекулярными облаками и гравитацией самой галактики, они могут изменить свою траекторию и направится по спирали к Солнцу или наоборот, будут выброшены из Солнечной системы в отдалённые области пространства.

Хотя впервые предположения о существовании такой оболочки были высказаны в 1950 году, её удалённое расположение затрудняет изучение объектов внутри неё.

Идентификация облака Оорта

В 1950 году голландский астроном Ян Оорт предположил, что некоторые кометы, в Солнечной системе прилетают сюда из облака ледяных тел, которое может находиться на расстоянии в 100 000 раз большем, чем расстояние между Землёй от Солнцем, а это около 15 триллионов километров.

В Солнечной системе существует два вида комет. Те, которые характеризуются короткими периодами, порядка нескольких сотен лет и находящиеся в поясе Койпера, а также за орбитой Плутона. И те, периоды которых достигают несколько тысяч лет. Именно последние и находятся в отдалённом облаке Оорта.

Эти два региона отличаются в основном расстоянием и местоположением. Пояс Койпера вращается примерно в той же плоскости, что и планеты, в пределах от 30 до 50 астрономических единиц от Солнца. А облако Оорта – это оболочка, окружающая всю Солнечную систему, и находящаяся в сотни раз дальше.

Кометы из облака Оорта могут удаляться на расстояния вплоть до трёх световых лет от Солнца. И чем дальше они находятся, тем слабее на них влияет гравитация Солнца. Прохождение рядом звёзд и облаков молекулярного газа может легко изменить орбиту этих комет, отбросив их от нашего Солнца или наоборот направив их обратно к нашей звезде. Путь комет постоянно меняется, в зависимости от того, какие факторы на них влияют.

Объекты в облаке Оорта

По оценкам астрономов, около двух триллионов объектов, находящихся в облаке Оорта, состоят в основном из льдов аммиака, метана и воды. Сформированные на первых этапах жизни Солнечной системы эти объекты могут помочь нам лучше понять среду, в которой появилась и развилась Земля.

Когда в 1996 году комета Хякутакэ прошла всего в 15 миллионах километров от Земли, она завершила своё 17000-летнее путешествие из отдалённых районов облака Оорта. Хейл-Бопп – ещё одна долгопериодическая комета, которая прилетела к нам из облака Оорта. Видимая на протяжении почти полутора лет, она находилась в пределах 197 миллионов километров от Земли. Оба этих объекта резко изменили свои траектории после прохождения через внутреннюю Солнечную систему. Считается, что комета Галлея изначально также находилась в облаке Оорта, хотя теперь она относится к поясу Койпера.

Кроме того, учёные обнаружили несколько карликовых планет, которые, по их мнению, являются частью этой отдалённой группы. Самой крупной является Седна, которая, как считается, всего на одну четвёртую меньше Плутона. Седна находится на расстоянии около 13 миллиардов километров от Земли и совершает один оборот вокруг Солнца примерно за 10500 лет. К другим крупным объектам относятся 2006 SQ372, 2008 KV42, 2000 CR105 и 2012 VP113 – кометы размером от 50 до 250 километров). Последним открытием, дополняющим этот список, является объект 2015 TG387, получивший прозвище The Goblin, который впервые был описан в исследовании, опубликованном в 2018 году.

Схематичное изображение облака Оорта . Также изображены влияние пролетающих звезд на орбиты объектов облака Оорта . .

Уже в 18-19 веках астрономы поняли, что большинство известных комет имеют очень большие периоды обращения — до миллиона лет и более. Кроме того, эти кометы (в отличие от периодических) имеют широкий разброс наклонений их орбит (от 0 до 180 градусов). Поэтому в начале 20 века два астронома Эрнест Эпик и Ян Оорт предположили, что источником долгопериодических комет является огромное облако ледяных тел простирающееся от окраин Солнечной Системы до границ её сферы Хилла (практически до ближайших звезд — до расстояния в 100-200 тысяч астрономических единиц).

Что представляет собой внутренняя граница облака Оорта является предметом споров. Большинство сходятся во мнение, что это плавный переход от облака к торообразному поясу Койпера . Одни считают , что внутренняя граница облака Оорта начинается с 2-5 тысяч астрономических единиц, другие считают , что с менее тысячи астрономических единиц.

Теперь перейдем к изучению вопроса насколько массивным является облако Оорта . До недавнего времени единственными известными объектами этого облака являлись долгопериодические кометы. В исследование 1995 года приводится такой график распределения больших полуосей кометных орбит:

Как видно из распределения, при больших полуосях орбит, превышающих несколько тысяч астрономических единиц начинается стремительный рост числа известных комет. Пик короткопериодичных комет может быть объяснен наблюдательной селекции: чем чаще комета бывает рядом с Землей , тем проще её обнаружить. В случае с долгопериодическими кометами, такую комету наблюдают только один раз.

К настоящему времени, астрономы смогли обнаружить почти все самые крупные объекты в поясе Койпера , поэтому исследование облака Оорта становится одной из главных задач современной астрономии. Если для исследования пояса Койпера главную роль сыграли метровые обзорные телескопы, то для облака Оорта требуются обзорные телескопы с размером зеркала уже в 3-8 метров. Впрочем уже самый известный поисковый обзор метрового телескопа Паломарской обсерватории пояса Койпера смог обнаружить уже в 2003 году первого крупного представителя внутренней части облака Оорта —планетоид Седна .

Орбита Седны (красная линия). .

Седна выделялась сразу по нескольким параметрам. Во-первых, это рекордно большой перигелий орбиты в 76 астрономических единиц. Такой большой перигелий говорил, что ни одна из больших планет Солнечной Системы не смогла бы вытолкнуть Седну на её нынешнюю орбиту. Во-вторых, у Седны наблюдался очень большой абсолютный блеск (5-ое место среди всех известных малых планет Солнечной Системы ), что говорило о размере тела в тысячу и более километров. Седна была открыта вблизи перигелия своей орбиты, и расчеты её первооткрывателей показывали, что на похожих орбитах может быть ещё 40-120 подобных тел, которые пока не открыты по причине их тусклости из-за большей удаленности от Солнца . Этот факт и её пятое место по абсолютной яркости среди всех объектов пояса Койпера , говорил о том, что дальше пояса Койпера (во внешних областях облака Оорта ) находятся ещё более крупные тела, чем существуют в поясе Койпера . Большинство крупнейших объектов пояса Койпера были открыты при регулярном фотографирование неба до 21 звездной величины. Поэтому, чтобы открывать неизвестные объекты дальше пояса Койпера , требуются телескопы с размером зеркала значительно больше 1 метра, которые способны обнаружить объекты с яркостью меньше 21 звездной величины.

Франко-канадско-гавайский 3.8-метровый телескоп (CFHT ) на Гавайских островах . .

К примеру, к 2013 году был выполнен поиск таких объектов на телескопе CFHT в ходе обзора сверхскопления галактик созвездия Девы (Next Generation Virgo Cluster Survey ). В результате этого поиска, телескоп отснял 76 квадратных градусов до глубины в 25.5 звездных величин. Среди почти сотни открытых членов пояса Койпера был обнаружен и вероятный кандидат внутренней части облака Оорта - 2010 GB174 , размером примерно в 300 километров. Из этой находки был сделан вывод, что во внутренних частях облака Оорта есть около 11 тысяч подобных объектов такого же размера или больше.

Возможные члены облака Оорта известные к 2013 году. .

Выход на новой уровень в исследование пояса Оорта тесно связан с установкой в 2012 году огромной цифровой камеры на 4-метровом чилийском телескопе Бланко . Эта камера DECam на данный момент является самой мощной обзорной камерой, и следовательно идеальной для поиска таких объектов.

В зависимости от времени экспозиции она способна получать глубокие снимки участков неба площадью по 3 квадратных градуса.

Основная цель камеры DECam — это изучение темной энергии, об этом говорит даже её название (Dark Energy Camera ). Но астрономы Скотт Шепард и Чад Труджилио предложили использовать камеру для поиска седноидов (объектов с орбитой похожей на Седну ). Это предположение было одобрено. Как следует из сообщений с конференции DSP2013, к концу 2013 года этот обзор за 11 ночей наблюдений отснял 235 квадратных градусов неба, и нашел там почти полтысячи неизвестных объектов пояса Койпера . Примерно в это же время стало известно , что эта группа смогла найти объект с рекордно большим перигелием (больше чем у предшествующего рекордсмена Седна ). Открытие было действительно опубликовано в журнале Nature в марте 2014 года.

Схематическое изображение орбит Седны и объекта 2012 VP113 , открытого на DECam . .

Рекорд Седны по перигелию орбиты был преодолен всего на 4 астрономических единицы, но в тоже время Седна перестала быть уникальным объектом. Абсолютный блеск 2012 VP113 оказался сравнительно небольшим, что говорило о размере в половину тысячи километров. Кроме того, поиск таких объектов был продолжен, и по сообщениям с конференции ACM2014 есть еще несколько кандидатов, которые требуют дополнительных наблюдений. Там же прозвучало сообщение , что обзор покрыл уже около 5% от площади неба (то есть 2 тысячи квадратных градусов?).

Уже после первых находок, авторы обзора на DECam решились оценить количество объектов внутренней части облака Оорта , подобных Седне по размеру. У них получилось, что это число близко к 900. Эта цифра оказалась во много раз больше, чем называли первооткрыватели Седны (40-120). Для сравнения, как я говорил выше, число объектов такого размера в самом поясе Койпера не превышает 5-10. Это означает, что во внутренних частях облака Оорта , среди почти тысячи тысячекилометровых тел должны находиться и значительно более крупные ледяные тела, чем Плутон или Эрида , возможно размером с Марс или даже Землю . Сами первооткрыватели предполагают наличие там даже планеты массой в несколько масс Земли (то есть суперземли) на орбите с большой полуосью в 200-300 астрономических единиц.

Предполагаемая орбита неизвестной планеты. .

В пользу этого, авторы открытия 2012 VP113 приводят интересный факт, аргументы перигелиев орбит всех тел с большими перигелиями и большими полуосями орбит примерно равны одному значению. К примеру, можно привести список всех таких тел с большой полуосью больше 150 астрономических единиц, перигелием больше 30 астрономических единиц, и дугой между всеми наблюдениям больше 1 года:

Из таблицы хорошо видно, что аргументы перигелиев всех эти тел заключены между 37 и 285 градусами, со средним значением в 340 градусов. С другой стороны нельзя исключать, что это лишь один из эффектов наблюдательной селекции, в связи с тем, что чаще всего неизвестные койпероиды ищут вблизи эклиптики, вне плотных звездных полей Млечного Пути . Или же причина в близком пролете другой звезды. В дополнение можно упомянуть некоторые известные пределы на наличие такой неизвестной планеты:

Во-первых, оптические обзоры эклиптики на больших площадях говорят об отсутствие неизвестных планет размером с Марс до 300 астрономических единиц, и размером с Юпитер до 1200 астрономических единиц.

Покрытие неба обзором Spacewatch с общей площадью 8 тысяч квадратных градусов, искавшего медленно движущиеся объекты до 21 звездной величины. .

Во-вторых, недавний инфракрасный обзор телескопа WISE также смог получить хорошие пределы на наличие неизвестных планет в Солнечной Системе :

Пределы инфракрасных обзоров, а также текущих (R=21 ) и будущих (R=26 ) оптических обзоров. .

В-третьих, неизвестная планета должна вызывать возмущения в движение известных планет Солнечной Системы . Из отсутствия таких возмущений теоретики делают вывод о том, что на расстояниях в 350-400, 500-570 и 970-1110 астрономических единиц её масса меньше 0.7, 2 и 15 масс Земли соответственно. Более того, сверхточное отслеживание траектории аппарата «Новые горизонты » во время пролета системы Плутона (с точностью до 10 метров) позволит проверить наличие планеты с массой до 0.7 масс Земли до удаления в 4700 астрономических единиц.

Неизвестно сколько ещё будут продолжаться поиски оортоидов на DECam . Пока понятно, что поиски будут продолжены и в ближайшие месяцы. В свежей заявке на такие наблюдения, авторы по прежнему говорят, что популяция оортоидов значительно больше, чем койпероидов , их текущую редкость они объясняют малым количеством глубоких обзоров неба. В тоже время количество глубоких обзоров неба продолжает расти. Так изображения двух тусклых объектов (2012 VP113 и 2013 FZ27 ), впервые обнаруженных на DECam , позжеудалось найти на старых снимках гавайских телескопов (Кек и PS1 ). Дальнейшие надежды в поиске крупных оортоидов после обзора DECam возлагаются на 8-метровые обзорные телескопы с огромными цифровыми камерами. Во-первых, это гигантская камера Hyper Suprime-Cam , которую недавно начали тестировать на 8-метровом японском телескопе Субару . Эта камера по обзорным свойства будет в 2 раза мощнее, чем DECam .

Сравнение будущих и настоящих крупнейших обзорных камер. Новая камера на телескопе Субару обведена красным прямоугольником. .

Сравнение размера тестовых изображений камер, установленных на телескопе Субару . .

Камера представляет собой многотонную установку, которую установят вместо вторичного зеркала телескопа.

Основным предназначением японской камеры, как и в случае с DECam , является внегалактическая астрономия. Однако уже сейчас раздаются предложения использовать её для поиска крупных седноидов и оортоидов . Чувствительности камеры должно хватить для обнаружения оортоидов размером с Плутон или Меркурий вплоть до удаления в тысячу астрономических единиц.

Сравнение в чувствительности поиска седноидов и оортоидов для текущих (зеленые, синие и лиловые линии) и будущих (красные и жирная черная линии) обзорных телескопов. У телескопа Хаббл (синяя линия) очень небольшое поле зрения, поэтому он мало пригоден для поиска крупных оортоидов . Его используют лишь в исключительных случаях, как к примеру, для поиска целей в поясе Койпера для близкого пролета «Новых горизонтов ». .

Японский телескоп установлен на Гавайских островах , поэтому он не может наблюдать значительную часть южного неба. В связи с этим можно сказать, что на южном небе похожие задачи будет выполнять будущий 8-метровый телескоп LSST , с ещё большей цифровой камерой. Ожидается, что этот телескоп начнет работу в 2022 году. Основное предназначение проекта — регулярное фотографирование южного неба до 26 звездной величины для различных научных задач.

Предполагаемый вид телескопа LSST . .

Вероятно, какой-то из перечисленных телескопов и сделает одно из главных открытий 21 века — обнаружение крупнейшего оортоида во внешних областях Солнечной Системы . Это будет отличное место для строительства возможной базы снабжения будущих межзвездных перелетов. Как я уже говорил выше, из современных данных следует, что это тело будет значительно больше, чем Плутон или Эрида — крупнейших представителей пояса Койпера . Скорее всего в облаке Оорта находятся очень крупные ледяные тела, возможно обладающие и подледными океанами, и атмосферами. Кроме того, также вероятно наличие в этом пространстве небольших блуждающих планет, движущихся по межзвездным траекториям, наподобие обычных звезд и коричневых карликов. Их обнаружение во внешних областях Солнечной Системы также представляет собой важный практический и научный интерес. Пока же внешние области Солнечной Системы между поясом Койпера и ближайшими звездами представляют собой фактически огромное белое пятно, в котором известны лишь несколько ледяных тел на очень вытянутых (кометобразных) орбитах, наподобие торчащих вершин огромного айсберга.

Еще в далёком 1950 году астрофизик из Голландии Ян Оорт высказал мнение, что все кометы образуются в одном месте, некоем облаке, окружающем внутреннее пространство нашей Солнечной системы. Данное место именуется учеными «облако Оорта».

Расстояние до облака Оорта по сравнению с остальной частью Солнечной системы

Нередко поблизости Солнца можно наблюдать небесные тела, материя которых в окрестностях самой жаркой звезды испаряется и уносятся от нее космическими ветрами. Эти испаряющиеся небесные тела и есть кометы. Свидетельством того, что кометы держат свой путь из весьма удаленных участков Солнечной системы, является их вытянутая форма орбит. Ежегодно астрономами фиксируется движение около десятка комет. Но не астрономы одни любят наблюдать за небесными телами. Так, именно астрофизик Ян Оорт выдвинул следующую гипотезу: все кометы появляются в далеком облаке, которым окружена внешняя часть Солнечной системы.

Что из себя представляет облако?

Облако Оорта – ничто иное, как остаток протосолнечной туманности, давшей жизнь планетам и Солнцу. Каким образом? Да элементарно просто: путем слипания мельчайших частиц при помощи силы взаимного тяготения. Первичная туманность около центра была гораздо плотнее, поэтому планеты сформировались довольно быстро. В то время как ее внешние области были более разрежены, поэтому сходный процесс в них никак не завершался. Оорт изучил 19 различных комет и сделал вывод, что зачастую они следуют из некой области, расположенной в 20000 а.е. (), имея при этом начальную скорость в 1км/с. Подобная скорость позволяет утверждать, что место рождения комет расположено в пределах Солнечной системы, поскольку чужеродные ей тела обладают скоростью в среднем 20 км/с.

Что происходит с небесными телами внутри облака?

Седна, кандидат в объекты внутреннего облака Оорта

Принято считать, что в данном космическом облаке сосредотачивается не менее миллиарда «зародышей» будущих комет. Они представляют собой некие тела, свободно вращающиеся по своим орбитам, которые пока ни разу так и не приблизились к Солнцу. Если верить Оорту, подобных тел в составе облака собрано не менее 10 в 11-й степени. Но кроме них там можно обнаружить и миллиарды «состоявшихся» комет, то есть тех, которые уже имели встречу с главной звездой нашей системы. К слову, орбиты комет впоследствии будут зависеть от приближения друг к другу пока еще «зародышей» комет, от притяжения звезд, соседствующих с Солнцем, и еще от притяжения «возможно» существующих непосредственно в облаке Оорта тел на подобии планет и звезд.

Если заглянуть внутрь облака Оорта, можно понять, что кометные тела внутри него могут довольно долго просто свободно кружиться по нему, могут вырываться за пределы Солнечной системы, а могут устремляться к Солнцу. В последнем случае мы как раз и имеем возможность наблюдать самые настоящие кометы с хвостами. Современные исследования ученых позволяют заявлять, что облако простирается от Солнца на расстояние в 2 . Этот факт говорит также и, что орбита облака Оорта имеет радиус, превышающий в 3000 раз радиус орбиты планеты . Кроме того, есть сведения, что сумма масс всех планет меньше предполагаемой массы облака. А это значит, что сегодня пока рано говорить об окончательном формировании Солнечной системы и ее неизменности в будущем.

Есть ли особенности у этого необычного облака?

Вид со стороны

Оказывается, особенностей более чем достаточно. Прежде всего, стоит сказать, что свойства облака Оорта различны на разной удаленности от Солнца. Отметим, что за Плутоном и еще далеко не начало облака Оорта. Внешние его границы отделены довольно внушительной щелью, за которой следует внутреннее пространство облака. В этом месте движение кометных тел ничем не отличается от привычного движения планет. Они обладают стабильными и, в большинстве случаев, круговыми орбитами. А вот во внешней части облака кометы движутся как им вздумается: в разных плоскостях, ведомые притяжением Солнца или других звезд. Есть информация, что через каких-то 26000 лет к Солнцу настолько близко подберется , что к Земле и прочим планетам устремится поток комет, отклонившихся от своих орбит в облаке Оорта.

Есть вероятность, что подобные периоды «бомбежки» кометами случались и ранее. Именно в те моменты и усиливался процесс образования и формирования планет. Подсчитано, что пока существует наша планета, чужеродные звезды около десятка раз пронизали внутреннее пространство облака Оорта, усилив, таким образом, в тысячи раз движение комет. Длится это явление приблизительно 400000 лет, в ходе которого на Землю упадет в среднем две сотни комет, что в рамках науки принято считать настоящим космическим ливнем.

Наблюдение

На вопрос о том, можно ли увидеть облако Оорта своими глазами, отвечаем, что сделать это пока не удалось. Во-первых, потому что оно слишком разрежено, во-вторых, практически не освещается Солнцем, но главная причина в том, что мы с вами находимся непосредственно внутри него. Тем не менее, ученым посчастливилось наблюдать другие подобные облаку Оорта туманности. Они зарегистрировали едва заметные диски с такими же щелями около близ расположенных к нам звезд. Отсюда можно утверждать, что Солнечная система разделена на 4 части. То есть в ее состав входят планетная система, щель либо пояс Койпера и еще две составляющие – это внутренняя и внешняя области облака Оорта.