Disque des objets épars

Eris , le plus grand objet connu disques dispersés (au centre), et sa lune Dysnomie (à gauche de l'objet)

Le disque diffusée (ou un disque dispersée) est une région éloignée du système solaire qui est peu peuplée par glaciale planètes mineures, un sous-ensemble de la famille plus large de objets trans-neptuniens. Les objets-disque dispersés (SDO) ont excentricités orbitales allant aussi élevées que 0,8, inclinations aussi élevées que 40 °, et périhélies supérieur à 30 unités astronomiques (4,5 × 10 ⁹ km; 2,8 × 10 ⁹ km). Ces orbites extrêmes sont soupçonnés d'être le résultat d'gravitationnelle "diffusion" par les géants de gaz , et les objets continuent d'être soumis à perturbation par la planète Neptune . Bien que la distance la plus proche du Soleil approché par des objets épars est environ 30-35 UA, leurs orbites peuvent se étendre bien au-delà de 100 UA. Cela rend les objets éparpillés »parmi les objets les plus éloignés et froides dans le système solaire". La partie la plus interne du disque dispersés chevauche avec un tore région en forme d'objets en orbite Traditionnellement appelé la ceinture de Kuiper , mais ses limites extérieures atteindre beaucoup plus loin du Soleil et plus loin au-dessus et en dessous de la écliptique que la bande appropriée.

En raison de sa nature instable, les astronomes considèrent désormais le disque dispersés pour être le lieu d'origine pour la plupart comètes périodiques observées dans le système solaire, avec le centaures, une population de corps glacés entre Jupiter et Neptune, étant l'étape intermédiaire dans la migration d'un objet à partir du disque à l'intérieur du système solaire. Finalement, perturbations des planètes géantes envoyer ces objets vers le Soleil, les transformant en comètes périodiques. Beaucoup Objets Oort-nuages sont également soupçonnés d'avoir son origine dans le disque dispersé.

Découverte

Pendant les années 1980, l'introduction de la dispositif à couplage de charge dans les télescopes en combinaison avec des ordinateurs de plus grande capacité d'analyse d'image a permis enquêtes profond du ciel plus efficaces que ce qui était pratique en utilisant la photographie. Cela a conduit à un flot de nouvelles découvertes: entre 1992 et 2006, plus d'un millier d'objets trans-neptuniens ont été détectés.

Le premier objet-disque dispersés à être reconnu comme tel était 1996 TL _66, identifié à l'origine en 1996 par les astronomes basés à Mauna Kea à Hawaii. Trois autres ont été identifiés par la même enquête en 1999: 1 999 ₁₁₈ CV, 1999 CY _{118, 119} et 1999 FC. Le premier objet actuellement classé comme un SDO à découvrir était 1995 TL _8, trouvé en 1995 par Spacewatch.

En 2011, plus de 200 organismes de normalisation ont été identifiés, y compris 2007 UK ₁₂₆ (découvert par Schwamb, Brown et Rabinowitz), 2002 TC ₃₀₂ ( NEAT), Eris (Brown, Trujillo et Rabinowitz), Sedna (Brown, Trujillo et Rabinowitz) et 2004 VN ₁₁₂ ( Enquête écliptique profonde). Bien que le nombre d'objets dans la ceinture de Kuiper et le disque sont dispersés émis l'hypothèse d'être à peu près égale, le biais observation en raison de leur plus grande distance signifie que beaucoup moins de SDO ont été observé à ce jour.

Subdivisions de l'espace trans-neptunienne

L'excentricité et l'inclinaison de la population disques dispersés par rapport à la classique et 5: deux objets de Kuiper résonance

Objets transneptuniens connus sont souvent divisés en deux sous-populations: la ceinture de Kuiper et le disque dispersés. Un troisième réservoir de trans-neptunienne objets, le Nuage de Oort, est censé exister, même si aucune observation directe confirmés du nuage de Oort ont été faites. Certains chercheurs suggèrent en outre un espace de transition entre le disque dispersée et le nuage de Oort interne, peuplé de " objets détachés ».

Disque dispersés par rapport ceinture de Kuiper

La ceinture de Kuiper est relativement épais tore (ou "donut") de l'espace, se étendant d'environ 30 à 50 UA, comprenant deux populations principales de la ceinture de Kuiper objets (KBO) de: la objets de Kuiper classique (ou «cubewanos»), qui se trouvent sur des orbites intacte par Neptune, et la objets résonnants Kuiper; celles qui Neptune a enfermés dans un rapport orbitale précise tels que 3: 2 (l'objet tourne autour de deux fois pour tous les trois orbites de Neptune) et 2: 1 (l'objet tourne autour une fois pour tous les deux orbites de Neptune). Ces rapports, appelés résonances orbitales, permettent KBOs persistent dans les régions où l'influence gravitationnelle de Neptune aurait autrement autorisé à sortir sur l'âge du système solaire, puisque les objets ne sont jamais assez près de Neptune à être diffusée par sa gravité. Ceux en 3: 2 résonances sont connus comme " plutinos ", parce que Pluton est le plus grand membre de leur groupe, tandis que ceux de 2: 1 résonances sont connus comme " twotinos ".

A la différence de la ceinture de Kuiper, la population disques dispersé peut être perturbé par Neptune. Objets-disques épars sont à portée gravitationnelle de Neptune à leurs plus proches approches (~ 30 UA) mais leurs distances les plus éloignées atteignent plusieurs fois que. Les recherches en cours suggère que le centaures, une classe de glace planétoïdes qui orbite entre Jupiter et Neptune, peut-être simplement jetés dans les SDO étendues intérieures du système solaire par Neptune, ce qui les rend "cis-neptunienne» plutôt que trans-neptunienne dispersés objets. Certains objets, comme (29981) 1999 TD _10, brouillent la distinction et de la Planète Centre Minor (de MPC), qui recense officiellement tous objets trans-neptuniens, répertorie désormais centaures et SDO ensemble.

Le MPC fait également une distinction claire entre la ceinture de Kuiper et le disque dispersés; séparer ces objets sur des orbites stables (ceinture de Kuiper) de celles orbites dispersés (le disque dispersée et les centaures). Cependant, la différence entre la ceinture de Kuiper et le disque ne est pas diffusée à blanc, et de nombreux astronomes voir le disque dispersée pas comme une population distincte mais comme une région à l'extérieur de la ceinture de Kuiper. Un autre terme utilisé est «dispersé objet de Kuiper" (ou SKBO) des organes de disque dispersé.

Morbidelli et Brown proposent que la différence entre les objets de la ceinture de Kuiper et objets-disque diffusée est que les derniers corps "sont transportés dans des demi-grand axe de rencontres proches et lointains avec Neptune", mais le premier pas connu de telles rencontres rapprochées. Cette délimitation est insuffisante (comme ils notent) sur l'âge du système solaire, puisque les organismes "pris au piège dans résonances" pourrait "passer d'une phase de diffusion à une phase non-diffusion (et vice versa) de nombreuses fois". Ce est, objets trans-neptuniens pouvaient voyager aller-retour entre la ceinture de Kuiper et le disque dispersés au fil du temps. Ils ont choisi conséquent, au lieu de définir les régions, plutôt que les objets, définir le disque dispersés comme «la région de l'espace orbital qui peut être visité par des organismes qui ont rencontré Neptune" dans le rayon d'un Colline sphère, et la ceinture de Kuiper comme son «compléter ... dans la région> 30 UA"; la région du système solaire peuplée par des objets semi-axes majeurs de plus de 30 UA.

Objets détachés

Le Minor Planet Centre classe le trans-neptunienne objet 90377 Sedna comme un objet-disque dispersés. Son découvreur Michael E. Brown a suggéré à la place qu'il devrait être considéré comme un objet Oort cloud interne plutôt qu'à un membre du disque dispersés, parce que, avec un périhélie distance de 76 UA, il est trop éloigné pour être affectés par l'attraction gravitationnelle des planètes extérieures. Selon cette définition, un objet avec un périhélie supérieure à 40 UA pourrait être classé comme l'extérieur du disque dispersé.

Sedna ne est pas le seul objet: 2000 CR ₁₀₅ (découvert Sedna avant) et 2004 VN ₁₁₂ ont un périhélie trop loin de Neptune à être influencé par lui. Cela a conduit à une discussion parmi les astronomes sur un nouveau jeu de planète mineure, appelé le disque dispersés étendue (E-SDO). 2000 CR ₁₀₅ peut aussi être un objet Oort cloud interne ou (plus probablement) un objet de transition entre le disque dispersés et le nuage de Oort interne. Plus récemment, ces objets ont été désignés comme des objets "détachés", ou éloignés détachés (DDO).

Il n'y a pas de frontières claires entre les régions dispersées et isolées. Gomes et al. SDO définir comme ayant "des orbites très excentriques, périhélie au-delà de Neptune, et demi-grands axes delà de la résonance 1: 2." Selon cette définition, tous les objets éloignés sont détachés SDO. Depuis les orbites des objets détachés ne peuvent être produites par diffusion de Neptune, mécanismes de diffusion alternatives ont été proposées, y compris une étoile de passage ou d'un objet éloigné, taille d'une planète.

Un régime instauré par un rapport de la 2005 . Enquête écliptique profonde par JL Elliott et al distingue deux catégories: dispersés-près (c. typique SDO) et dispersés-étendue (les objets détachés). Épars-près objets sont ceux dont les orbites sont-orbite de passage non-planétaire non résonnant, et avoir une Tisserand paramètre (par rapport à Neptune) inférieur à 3. Les objets épars étendu par un paramètre Tisserand (par rapport à Neptune) supérieur à 3 et ont une excentricité moyenne dans le temps supérieur à 0,2.

Une autre classification, introduite par B. Gladman, B. et C. Marsden VanLaerhoven en 2007, utilise l'intégration de l'orbite de 10 millions d'années à la place du paramètre Tisserand. Un objet se qualifie comme un SDO si son orbite ne est pas de résonance, a une demi-grand axe ne dépasse pas 2 000 UA, et, lors de l'intégration, de son demi-grand axe montre une excursion de 1,5 UA ou plus. Gladman et al. suggérer l'objet de diffusion de disque terme de souligner la présente mobilité. Si l'objet ne est pas un SDO selon la définition ci-dessus, mais l'excentricité de son orbite est supérieure à 0,240, il est classé comme un TNO détaché. (Objets avec plus petite excentricité sont considérés comme classique.) Dans ce schéma, le disque se étend de l'orbite de Neptune à 2000 de l'UA, la région appelée le nuage d'Oort interne.

Orbites

Les axes de demi-major et des inclinations de tous les objets à disques dispersés connus (en bleu) jusqu'à 100 UA avec des objets de Kuiper (en gris) et objets résonnants (en vert). Le l'excentricité de l'orbite est représentée par des segments se étendant à partir de la ( périhélie à la aphélie) avec le inclinaison représenté sur l'axe Y.

Le disque diffusée est un environnement très dynamique. Parce qu'ils sont encore capables d'être perturbé par Neptune, les orbites des SDO sont toujours en danger de perturbation; soit d'être envoyé vers l'extérieur pour le nuage d'Oort ou vers l'intérieur dans la population centaure et, finalement, la famille des comètes de Jupiter. Pour cette raison Gladman et al. préfère se référer à la région du disque de diffusion, plutôt que dispersé. Contrairement Kuiper-objets de la ceinture (KBO), les orbites des objets-disque dispersés peuvent être inclinés autant que 40 ° de la écliptique.

SDO sont généralement caractérisés par des orbites avec de moyenne et haute excentricités avec un semi-axe majeur de plus de 50 UA, mais leurs périhélies les amener au sein de l'influence de Neptune. Avoir un périhélie d'environ 30 UA est l'une des caractéristiques déterminantes des objets épars, car elle permet de Neptune d'exercer son influence gravitationnelle.

Les objets classiques ( cubewanos) sont très différents des objets épars: plus de 30% de tous les cubewanos sont sur faible inclinaison, près orbites circulaires dont les excentricités pic à 0,25. Objets classiques possèdent excentricités allant de 0,2 à 0,8. Bien que les inclinaisons des objets épars sont similaires aux KBOs plus extrêmes, très peu d'objets épars ont des orbites aussi près de l'écliptique autant de la population de KBO.

Bien que les mouvements dans le disque épars sont aléatoires, ils ont tendance à suivre les indications similaires, ce qui signifie que les SDO peuvent être piégés dans des résonances avec Neptune temporaires. Des exemples d'orbites de résonance à l'intérieur du disque comprennent une dispersée: 3, 2: 7, 03:11, 05:22 et 4:79.

Formation

Simulation montrant les planètes externes et la ceinture de Kuiper: a) Avant de Jupiter / Saturne résonance 2: 1 b) diffusion d'objets de Kuiper dans le système solaire après la migration de Neptune c) Après l'éjection de corps de Kuiper par Jupiter

Le disque diffusée est encore mal compris: pas de modèle de la formation de la ceinture de Kuiper et le disque dispersés n'a encore été proposé qui explique toutes leurs propriétés observées.

Selon les modèles contemporains, le disque dispersés formé lorsque la ceinture de Kuiper (KBO) objets étaient «dispersés» dans excentrique et orbites inclinées par interaction gravitationnelle avec Neptune et l'autre planètes extérieures. La quantité de temps pour ce processus de se produire reste incertain. Une hypothèse estime une période égale à la totalité de l'âge du système solaire; une seconde postule que la dispersion a eu lieu assez rapidement, au début de Neptune migration époque.

Modèles pour une formation continue tout au long de l'âge du système solaire illustrent qu'au résonances faibles au sein de la ceinture de Kuiper (comme 5: 7 ou 8: 1), ou dans les limites de résonances plus fortes, les objets peuvent développer faibles instabilités orbitales sur des millions de années. Le 4: 7 résonance en particulier a une grande instabilité. KBOs peut également être déplacé sur des orbites instables de près le passage d'objets massifs ou par des collisions. Au fil du temps, le disque serait diffusée former progressivement à partir de ces événements isolés.

Des simulations informatiques ont également suggéré une formation plus rapide et plus tôt pour le disque dispersés. Les théories modernes indiquent que ni Uranus , ni Neptune auraient formé in situ au-delà de Saturne, comme trop peu de matière primordiale existait à cette gamme pour produire des objets de cette grand-messe. Au lieu de cela, ces planètes, et Saturne, peuvent avoir formé plus proche de Jupiter, mais ont été jetés vers l'extérieur au cours de l'évolution précoce du système solaire, peut-être par des échanges de moment angulaire avec des objets épars. Une fois que les orbites de Jupiter et Saturne décalés à un 2: 1 résonance (deux orbites de Jupiter pour chaque orbite de Saturne), leur attraction gravitationnelle combiné perturbé les orbites d'Uranus et de Neptune, envoyant Neptune dans le «chaos» temporaire de la ceinture de Kuiper proto-. Comme Neptune a voyagé vers l'extérieur, il dispersa nombre objets trans-neptunienne sur des orbites plus élevées et les plus excentriques. Ce modèle indique que 90% ou plus des objets de la disque peut avoir été dispersé "promu dans ces orbites excentriques par les résonances de Neptune pendant l'époque de migration ... [donc], le disque pourrait ne pas être dispersé de manière dispersée."

Composition

Les spectres infrarouges des deux Eris et Pluton, en soulignant leurs raies d'absorption de méthane commune

Épars objets, comme les autres objets transneptuniens, ont de faibles densités et sont composées en grande partie de gelée volatiles telles que l'eau et le méthane . L'analyse spectrale des sélectionnés ceinture de Kuiper et objets épars a révélé signatures de composés similaires. Pluton et Eris fois, par exemple, montrent des signatures pour le méthane.

Les astronomes l'origine supposé que toute la population trans-neptunienne serait montrer une couleur similaire de surface rouge, car ils étaient soupçonnés d'avoir son origine dans la même région et soumis aux mêmes processus physiques. Plus précisément, SDO sont censés avoir de grandes quantités de méthane de surface, modifiés chimiquement dans des molécules organiques complexes par l'énergie du Soleil Cela absorber la lumière bleue, créant une teinte rougeâtre. La plupart des objets classiques affichent cette couleur, mais les objets épars ne le font pas; à la place, ils présentent un aspect blanc ou grisâtre.

Une explication est l'exposition des plus blanches couches souterraines par les impacts; que l'autre est plus grande distance des objets dispersés du Soleil crée un gradient de composition, de manière analogue au gradient de composition des planètes géantes terrestres et de gaz. Mike Brown, découvreur de l'objet dispersé Eris, suggère que sa couleur plus pâle pourrait être parce que, à sa distance actuelle du Soleil, son atmosphère de méthane est gelée sur toute sa surface, créant une couche de glace blanche et brillante pouces d'épaisseur. Pluton, à l'inverse, être plus proche du Soleil, serait assez chaud que le méthane ne gèlerait sur plus fraîches, haute albédo régions, laissant à faible albédo régions Tholin-nue couverte de glace.

Comètes

Comète Tempel 1, une comète Jupiter-famille

La ceinture de Kuiper a d'abord cru être la source des comètes écliptique du système solaire. Cependant, les études de la région depuis 1992 ont révélé que les orbites au sein de la ceinture de Kuiper sont relativement stables, et que ces comètes proviennent du disque dispersés plus dynamique.

Les comètes peuvent vaguement être divisés en deux catégories: à court et à long période période de ce dernier étant censé émaner de la Nuage de Oort. Il existe deux grandes catégories de comètes de courte période: comètes Jupiter-famille et des comètes Halley famille. Le dernier groupe, qui est nommé pour son prototype, la comète de Halley , sont soupçonnés d'avoir émergé du nuage d'Oort, mais avoir été aspiré dans le système solaire interne par la gravité des planètes géantes. Le premier type, la famille Jupiter, sont censé pour avoir provenu du disque dispersé. Le centaures sont pensés pour être une étape intermédiaire dynamique entre le disque dispersée et la famille Jupiter.

Il ya beaucoup de différences entre les organismes de normalisation et les comètes Jupiter-famille, même si beaucoup de ces derniers peuvent provenir du disque dispersés. Bien que les centaures part une coloration rougeâtre ou neutre avec de nombreux organismes de normalisation, leurs noyaux sont plus bleu, indiquant une différence physique fondamentale ou chimique. Une hypothèse est que les noyaux cométaires sont refait surface à l'approche du Soleil par les matériaux du sous-sol qui enterrent ensuite le matériel plus ancien.