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Cinturão de Kuiper

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Objetos conhecidos no cinturão de Kuiper, derivados de dados do Menor Centro Planeta. Os objetos no cinturão principal são verdes, enquanto os objetos dispersos são de cor laranja. Os quatro planetas exteriores são azuis. Alguns conhecidos de Netuno trojans são amarelos, enquanto Júpiter são cor de rosa. Os objetos espalhados entre a órbita de Júpiter eo cinturão de Kuiper são conhecidos como centauros. A escala está em unidades astronômicas. A diferença pronunciada no fundo é devido a dificuldades na detecção contra o fundo do plano da Via Láctea .

O cinturão de Kuiper / k p ər / (Rima com "víbora"), às vezes chamado de cinturão de Edgeworth-Kuiper, uma região do Sistema Solar além dos planetas, que se estende desde o órbita de Netuno (em 30 AU) para aproximadamente 50 UA do Sol . É semelhante ao cinturão de asteróides, mas é muito maiores tempos-20 como largura e 20 a 200 vezes mais massiva. Como o cinturão de asteróides, que consiste principalmente de pequenos corpos, ou restos da formação do Sistema Solar. Enquanto a maioria dos asteróides são compostos principalmente de rocha e metal, a maioria dos objetos do cinturão de Kuiper são compostas em grande parte de congelados voláteis (denominado "gelos"), tais como o metano , amoníaco e água. O cinto clássico é o lar de pelo menos três planetas anões: Plutão , Haumea e Makemake . Alguns dos Sistema Solar de luas, como Neptune 's Triton e Saturn 's Phoebe, também são acreditados para ter originado na região.

Desde o cinto foi descoberto em 1992, o número de objetos do cinturão de Kuiper conhecidos (KBOs) aumentou para mais de mil, e são acreditados mais de 100.000 KBOs mais de 100 km (62 milhas) de diâmetro de existir. O cinturão de Kuiper foi inicialmente pensado para ser o principal repositório para cometas periódicos, aqueles com órbitas que duram menos de 200 anos. No entanto, estudos desde meados da década de 1990 mostraram que o cinto clássico é dinamicamente estável, e que o verdadeiro lugar de origem dos cometas é o disco disperso , uma zona dinamicamente ativo criado pelo movimento para fora de Netuno 4,5 bilhões de anos; objetos espalhados disco, como Eris tem extremamente órbitas excêntricas que os levam tanto quanto 100 UA do Sol

O cinturão de Kuiper não deve ser confundida com a hipotética Nuvem de Oort, que é mil vezes mais distante. Os objetos no Cinturão de Kuiper, juntamente com os membros do disco disperso e qualquer potencial Nuvem Oort Hills ou objetos nuvem, são colectivamente referidos como objetos trans-Neptunianos (TNOs).

Plutão é o maior membro conhecido do cinturão de Kuiper, eo segundo maior conhecida TNO, depois que o objeto-disco dispersado Eris . Originalmente considerado um planeta, o status de Plutão como parte do cinturão de Kuiper causou a ser reclassificado como um " planeta anão "em 2006. É de composição similar a muitos outros objetos do cinturão de Kuiper, e seu período orbital é característica de uma classe de KBOs conhecidos como" plutinos "que partilham o mesmo 2: 3 ressonância com Netuno.

História

Desde a descoberta de Plutão, muitos especulam que ele pode não estar sozinho. A região agora chamado o cinto de Kuiper tinha sido implicado em várias formas ao longo de décadas. Foi só em 1992 que a primeira evidência direta para a sua existência foi encontrado. O número ea variedade de especulações anteriores sobre a natureza do cinturão de Kuiper levaram a permanente incerteza quanto a quem merece crédito por primeiro propondo-lo.

Hipóteses

O primeiro astrónomo para sugerir a existência de uma população era trans-Neptuniano Frederick C. Leonard. Em 1930, logo depois da descoberta de Plutão por Clyde Tombaugh, Leonard ponderou se que "não era provável que, em Plutão não veio à luz o primeiro de uma série de corpos de ultra-Neptunian, os restantes membros que ainda esperam a descoberta mas que se destinem eventualmente a ser detectado".

Astrônomo Gerard Kuiper, após os quais o cinturão de Kuiper é nomeado

Em 1943, no Jornal da Associação Astronômica britânica, Kenneth Edgeworth a hipótese de que, na região além de Netuno , o material dentro do primordial nebulosa solar foi também amplamente espaçados para condensar em planetas, e assim, em vez condensado em uma infinidade de corpos menores. A partir disso ele concluiu que "a região externa do sistema solar, além das órbitas dos planetas, é ocupada por um grande número de corpos relativamente pequenos", e que, de vez em quando, um deles "vagueia de seu próprio esfera e aparece como um visitante ocasional ao interior do sistema solar ", tornando-se um cometa .

Em 1951, em um artigo para o jornal Astrophysics, Gerard Kuiper especulou sobre um disco semelhante tendo formado cedo na evolução do Sistema Solar; no entanto, ele não acreditava que tal cinto ainda existia hoje. Kuiper estava operando no pressuposto comum em sua época, que Plutão era o tamanho da Terra e, portanto, tinham espalhado esses corpos na direção da nuvem de Oort ou fora do Sistema Solar. Foram hipótese de Kuiper correta, não haveria um cinturão de Kuiper hoje.

A hipótese tomou muitas outras formas nas décadas seguintes. Em 1962, o físico Al GW Cameron postulou a existência de "uma enorme massa de material pequeno na periferia do sistema solar", enquanto que em 1964, Fred Whipple, que popularizou o famoso " bola de neve suja hipótese "para a estrutura de cometas, pensei que um" cinto de cometa "pode ser enorme o suficiente para fazer com que as discrepâncias alegados na órbita de Urano , que tinha suscitado a busca de Planeta X, ou, pelo menos, para afetar as órbitas de cometas conhecidos. Observação, no entanto, descartou essa hipótese.

Em 1977, Charles Kowal descobriu 2060 Chiron, um planetóide gelada com uma órbita entre Saturno e Urano. Ele usou um comparador piscar; o mesmo dispositivo que tinha permitido Clyde Tombaugh para descobrir Plutão quase 50 anos antes. Em 1992, um outro objeto, 5145 Pholus, foi descoberto em uma órbita similar. Hoje em dia, uma população inteira de corpos em forma de cometa, o centauros, é conhecida por existir na região entre Júpiter e Netuno. Órbitas dos centauros são instáveis e têm vida útil dinâmicos de alguns milhões de anos. A partir do momento da descoberta de Chiron, os astrónomos especularam que, portanto, deve ser frequentemente alimentada por alguns reservatório exterior.

Outra evidência da existência da correia mais tarde surgiu a partir do estudo de cometas. Que os cometas têm expectativa de vida finitos tem sido conhecida há algum tempo. Enquanto eles se aproximam do Sol, o calor faz com que a sua superfícies voláteis de sublimar o espaço, comê-los gradualmente de distância. A fim de ainda ser visível através da idade do sistema solar, eles devem ser frequentemente reabastecido. Uma dessas áreas de reabastecimento é o Nuvem de Oort, o enxame esférica de cometas que se estende para além de 50 000 UA do Sol primeira hipótese pelo astrônomo Jan Oort em 1950. Acredita-se para ser o ponto de origem para cometas de longo período , aqueles que, como Hale-Bopp, com órbitas com duração de milhares de anos.

Há, porém, outra população cometa, conhecido como de curto prazo ou cometas periódicos; aqueles que, como Halley , com órbitas que duram menos de 200 anos. Na década de 1970, a taxa na qual os cometas de período curto foram sendo descobertos estava se tornando cada vez mais incompatível com a sua tendo surgido apenas da Nuvem de Oort. Para um objeto nuvem de Oort para se tornar um cometa de curto período, ele teria que primeiro ser capturado pelos planetas gigantes. Em 1980, no Monthly Notices da Royal Astronomical Society, Julio Fernandez afirmou que, para cada cometa de curto período para serem enviados para o Sistema Solar interior da nuvem de Oort, 600 teria de ser lançada ao espaço interestelar. Ele especulou que cometa um cinto de entre 35 e 50 AU seria necessária para dar conta do número observado de cometas. Na sequência do trabalho de Fernandez, em 1988, a equipe canadense de Martin Duncan, Tom Quinn e Scott Tremaine correu uma série de simulações de computador para determinar se todos os cometas observados poderia ter chegado a partir da nuvem de Oort. Eles descobriram que a nuvem de Oort não poderia ser responsável por todos os cometas de período curto, nomeadamente em cometas de período curto estão agrupados perto do plano do Sistema Solar, enquanto que os cometas Oort-nuvem tendem a chegar a partir de qualquer ponto no céu. Com um cinto como Fernandez descreveu adicionados às formulações, as simulações combinado observações. Alegadamente porque as palavras "Kuiper" e "cinto cometa" apareceu na sentença de papel de Fernandez abertura, Tremaine nomeado nesta região hipotética do "cinturão de Kuiper".

Descoberta

O conjunto de telescópios no topo Mauna Kea, com o qual o cinturão de Kuiper foi descoberto

Em 1987, o astrônomo David Jewitt, em seguida, MIT, tornou-se cada vez mais intrigado com "o vazio aparente do Sistema Solar exterior". Ele incentivou os alunos, em seguida,-graduação Jane Luu para ajudá-lo em seu esforço para localizar outro objeto além de Plutão órbita 's, porque, como ele disse a ela: "Se não o fizermos, ninguém vai." Usando telescópios no Kitt Peak National Observatory em Arizona eo Observatório Cerro Tololo Inter-American no Chile, Jewitt e Luu realizou sua pesquisa em quase da mesma maneira como Clyde Tombaugh e Charles Kowal tinha, com um comparador piscar. Inicialmente, o exame de cada par de placas levou cerca de oito horas, mas o processo foi acelerado com a chegada de electrónica Charge-Coupled dispositivos ou CCDs, que, embora seu campo de visão era mais estreita, não só eram mais eficiente na coleta de luz (retiveram 90 por cento da luz que os atingiu, em vez de os dez por cento alcançados por fotografias), mas permitiu a piscar processo a ser feito virtualmente, em uma tela de computador. Hoje, CCDs formam a base para a maioria dos detectores astronômicos. Em 1988, mudou-se para Jewitt do Instituto de Astronomia na Universidade do Havaí. Luu mais tarde se juntou a ele para trabalhar na Universidade de 2,24 m telescópio do Havaí em Mauna Kea. Finalmente, o campo de visão para os CCDs tinha aumentado para 1024 por 1024 pixels, o que permitiu pesquisas para ser conduzida muito mais rapidamente. Finalmente, depois de cinco anos de pesquisa, em 30 de agosto de 1992, Jewitt e Luu anunciou a "Descoberta do objeto Kuiper belt candidato" (15760) 1992 QB 1. Seis meses depois, eles descobriram um segundo objeto na região, (181708) 1993 FW.

Estudos já que a região trans-netuniano foi primeiro traçado têm mostrado que a região agora chamado cinturão de Kuiper não é o ponto de origem para cometas de período curto, mas que em vez derivam de uma população ligada chamado o disco disperso . O disco foi criado quando espalhados Neptune migrado para fora, para o cinto proto-Kuiper, que na época era muito mais próximo do Sol, e deixou em seu rastro uma população de objetos dinamicamente estáveis, que nunca poderiam ser afetadas pela sua órbita (o cinturão de Kuiper adequada), e uma população cuja periélios estão perto o suficiente para que Netuno ainda pode perturbá-los à medida que viaja em torno do Sol (o disco de espalhamento). Porque o disco disperso é dinamicamente ativo eo cinturão de Kuiper relativamente estável dinamicamente, o disco disperso é agora visto como o ponto mais provável de origem para cometas periódicos.

Nome

Os astrônomos usam às vezes o nome alternativo cinto Edgeworth-Kuiper para creditar Edgeworth, e KBOs são ocasionalmente referida como Ekos. No entanto, Brian Marsden afirma que nem merece crédito verdadeiro: "Nem Edgeworth nem Kuiper escreveu sobre algo remotamente parecido com o que estamos vendo agora, mas Fred Whipple fez. "Por outro lado, David Jewitt comenta que," Se alguma coisa ... mais Fernandez quase merece o crédito para a previsão do Cinturão de Kuiper ".

KBOs são chamados às vezes kuiperoids, um nome sugerido por Clyde Tombaugh. O termo objeto transneptuniano (TNO) é recomendado para objetos no cinturão por vários grupos científicos porque o termo é menos controverso do que todos os outros, não é uma sinônimo, porém, como TNOs incluem todos os objetos que orbitam o Sol além da órbita de Netuno , não apenas aqueles no cinturão de Kuiper.

Origins

Simulação mostrando planetas exteriores e cinto de Kuiper: a) antes de Júpiter / Saturno 2: 1 ressonância, b) dispersão dos objetos do cinturão de Kuiper no Sistema Solar após a mudança orbital de Netuno, c) após a expulsão de corpos do cinturão de Kuiper por Júpiter

As origens precisas do cinturão de Kuiper e sua complexa estrutura ainda não estão claros, e os astrônomos estão aguardando a conclusão de vários telescópios de rastreio de campo amplo, tais como Pan-STARRS e do futuro LSST, que deve revelar muitos OCK actualmente desconhecidos. Estes inquéritos irá fornecer dados que ajudarão a determinar respostas a estas perguntas.

Acredita-se que o cinto de Kuiper consistir planetesimais; fragmentos a partir do original disco protoplanetário em torno do Sol que não conseguiu aglutinar plenamente em planetas e, em vez formado em corpos menores, os maiores menos de 3.000 quilômetros (1.900 milhas) de diâmetro.

Moderno simulações de computador mostram o cinturão de Kuiper ter sido fortemente influenciado por Júpiter e Netuno , e também sugerem que nem Urano nem Neptune poderia ter se formado em suas posições atuais, como muito pouco matéria primordial existia naquela gama para produzir objetos de tal massa de alta. Em vez disso, esses planetas são acreditados para ter formado mais perto de Júpiter. Dispersão de planetesimais no início da história do Sistema Solar teria conduzido a migração das órbitas dos planetas gigantes; Saturno , Urano e Netuno derivou para o exterior, enquanto Júpiter flutuou para dentro. Eventualmente, as órbitas deslocado para o ponto em que Júpiter e Saturno alcançado um exato 2: 1 ressonância; Jupiter orbitava o Sol duas vezes para cada uma órbita de Saturno. As repercussões gravitacionais de um tal ressonância, em última análise rompidas as órbitas de Urano e Netuno, fazendo com que a órbita de Netuno para se tornar mais excêntrico e mover-se para fora, para o disco planetesimal primordial, que enviou o disco no caos temporário. Como a órbita de Netuno expandido, ele animado e dispersa muitas planetesimais TNO em órbitas maiores e mais excêntricos. Muitos mais foram espalhados dentro, muitas vezes para ser espalhada novamente e, em alguns casos ejetado por Júpiter. O processo é pensado para ter reduzido a população correia primordial Kuiper por 99% ou mais, e ter-se deslocado a distribuição dos membros sobreviventes para fora.

No entanto, este modelo actualmente mais popular, o " Modelo agradável ", ainda não dá conta de algumas das características da distribuição e, citando um dos artigos científicos, os problemas" continuar a desafiar as técnicas de análise e o hardware mais rápido e software de modelagem numérica ". O modelo prevê uma excentricidade média mais elevada em órbitas KBO clássico do que é observado (0,10-0,13 contra 0,07). A frequência de objetos emparelhados, muitos dos quais são muito distantes e fracamente ligado, também representa um problema para o modelo.

Estrutura

Poeira no cinturão de Kuiper cria um leve disco de infravermelhos.

Em toda a sua extensão, incluindo as suas regiões periféricas, o cinturão de Kuiper estende-se desde cerca de 30 a 55 UA. No entanto, o corpo principal do cinto é geralmente aceite para se prolongar desde a 2: 3 de ressonância ( ver abaixo ) a 39,5 AU para a 1: 2 de ressonância a cerca de 48 AU. O cinturão de Kuiper é muito grosso, com a concentração principal que se estende tanto quanto dez graus fora da plano da eclíptica e uma distribuição mais difusa de objetos que se estendem por várias vezes mais longe. No geral, mais se assemelha a um toro ou de rosca do que um cinto. Sua posição média está inclinado em relação à eclíptica por 1.86 graus.

A presença de Netuno tem um efeito profundo sobre a estrutura do cinto de Kuiper, devido à ressonâncias orbitais. Mais de uma escala de tempo comparável à idade do Sistema Solar, a gravidade de Netuno desestabiliza as órbitas de todos os objetos que eventualmente fiquem em determinadas regiões e, ou envia-los para o Sistema Solar interior ou para fora no disco disperso ou no espaço interestelar. Isto faz com que a correia de Kuiper possuir deficiências na sua configuração actual, similar ao Kirkwood abre na cinturão de asteróides. Na região entre 40 e 42 UA, por exemplo, não há objectos podem reter uma órbita estável durante tais tempos, e observado em qualquer região que deve ter migrado há relativamente pouco tempo.

Cinto clássico

Entre as 2: 3 e 1: 2 ressonâncias com Netuno, a cerca de 42-48 AU, a influência gravitacional de Netuno é insignificante, e objetos podem existir com suas órbitas essencialmente sem serem molestados. Esta região é conhecida como o cinturão de Kuiper clássico, e os seus membros compreendem cerca de dois terços dos KBOs observados até o momento. Porque o primeiro KBO moderno descoberto, (15760) 1992 QB 1, é considerado o protótipo desse grupo, OCK clássicos são muitas vezes referidos como cubewanos ("QB-1-OS"). O diretrizes estabelecidas pelo IAU exigir que KBOs clássicos receber nomes de seres mitológicos associados com a criação.

O Cinturão de Kuiper clássico parece ser um composto de duas populações separadas. A primeira, conhecida como a população "dinamicamente frio", tem órbitas muito como os planetas; quase circular, com um excentricidade orbital de menos de 0,1, e com inclinações relativamente baixas até cerca de 10 ° (jazem perto do plano do sistema solar, em vez de em ângulo). O segundo, a população "dinamicamente quente", tem órbitas muito mais inclinado à eclíptica, em até 30 °. As duas populações foram nomeados desta maneira não por causa de qualquer grande diferença de temperatura, mas de analogia com partículas em um gás, o que aumenta sua velocidade relativa como eles tornam-se aqueceu. As duas populações não só possuem diferentes órbitas, mas cores diferentes; a população frio é marcadamente mais vermelho do que a quente. Se esta é uma reflexão de composições diferentes, que sugere que eles formados em diferentes regiões. Acredita-se que a população quente para ter formado perto de Júpiter, e de ter sido ejetado por movimentos entre os gigantes de gás. A população frio, por outro lado, tem sido proposto para ter formado mais ou menos na sua posição actual, embora possa também foram depois varrido para fora por Neptuno durante a sua migração, particularmente se excentricidade de Netuno foi transitoriamente aumentado. Enquanto o modelo de Nice parece ser capaz de explicar, pelo menos parcialmente, uma diferença de composição, também tem sido sugerida a diferença de cor podem reflectir diferenças na evolução superfície.

Ressonâncias

Distribuição de cubewanos (azul), Objetos ressonantes trans-Neptunianos (vermelho) e perto de objetos espalhados (cinza).
Classificação Orbit (esquemática de semi-eixos maiores)

Quando o período orbital de um objeto é uma proporção exata de Netuno (uma situação chamada de significa ressonância movimento), então ele pode tornar-se trancado em um movimento sincronizado com Netuno e evitar ser perturbado afastado se os seus alinhamentos relativos são adequados. Se, por exemplo, um objeto está em apenas o tipo certo de órbita para que ele orbita o Sol duas vezes para cada três órbitas de Netuno, e se atinge periélio com Netuno um quarto de uma órbita longe dele, então sempre que ele retorna ao perihelio, Neptune será sempre em aproximadamente a mesma posição relativa que ela começou, uma vez que terá completado 1½ órbitas no mesmo tempo. Isto é conhecido como a 2: 3 (ou 3: 2) de ressonância, e que corresponde a uma característica semi-eixo maior de cerca de 39,4 UA. Esta 2: ressonância 3 é povoada por cerca de 200 objetos conhecidos, incluindo Plutão juntamente com suas luas. Em reconhecimento a isso, os membros desta família são conhecidos como plutinos. Muitos plutinos, incluindo Plutão, têm órbitas que cruzam a de Netuno, embora sua ressonância significa que eles nunca pode colidir. Plutinos têm altas excentricidades orbitais, sugerindo que eles não são nativos às suas posições atuais, mas em vez disso foram jogados a esmo em suas órbitas pela Neptune migração. Orientações IAU ditam que todos os plutinos deve, como Plutão, ser nomeado para divindades do submundo. O 1: 2 ressonância (cujo completar a metade de uma órbita para cada um dos objetos de Netuno) corresponde a semi-eixos maiores ~ 47.7AU, e é pouco povoada. Seus moradores são muitas vezes referidos como twotinos. Outras ressonâncias também existem em 3: 4, 3: 5, 4: 7 e 2: 5. Netuno possui um número de objetos de tróia, que ocupam a sua L 4 e L 5 pontos; gravitacionalmente regiões estáveis esquerda e à direita que em sua órbita. Trojans Netuno são freqüentemente descritos como sendo em um 1: 1 ressonância com Netuno. Trojans Netuno normalmente têm órbitas muito estáveis.

Além disso, há uma ausência relativa de objectos com semi-eixos principais abaixo de 39 AU que aparentemente não pode ser explicado pelos presentes ressonâncias. A hipótese atualmente aceita para a causa desta situação é que como Netuno migrou para fora, ressonâncias orbitais instáveis mudou gradualmente por esta região e, assim, quaisquer objetos dentro dele foram arrastados, ou gravitacionalmente ejetado a partir dele.

"Kuiper cliff"

Gráfico mostrando os números de OCK para uma dada distância a partir do Sol Os plutinos são o "pico" a 39 UA, enquanto os classicals são entre 42 e 47 UA, os twotinos estão a 48 UA, ea 5: 2 ressonância é a 55 UA.

O 1: 2 de ressonância parece ser uma vantagem para além de alguns objectos, que são conhecidos. Não é claro se isto é, na verdade, o bordo exterior da correia clássica ou apenas o início de um intervalo amplo. Objetos foram detectados no 2: 5 ressonância a cerca de 55 UA, bem fora do cinturão clássica; No entanto, as previsões de um grande número de corpos em órbitas clássicas entre estas ressonâncias não foram verificados através da observação.

Modelos anteriores do cinturão de Kuiper tinha sugerido que o número de objetos grandes iria aumentar por um fator de dois para além de 50 UA, assim que esta queda drástica súbita, conhecido como o "Kuiper cliff", foi completamente inesperado, e sua causa, até à data, é desconhecido. Em 2003, Bernstein e Trilling et al. Encontrou evidências de que o rápido declínio em objetos de 100 km ou mais em raio além de 50 AU é real, e não devido ao viés de observação. Possíveis explicações incluem esse material em que a distância é demasiado escassos ou muito dispersos para agregar em grandes objetos, ou que os processos subseqüentes removidos ou destruídos aqueles que fizeram formulário. Patryk Lykawka de Universidade de Kobe afirmou que a atração gravitacional de um grande objeto planetário invisível, talvez do tamanho da Terra ou Marte, pode ser responsável.

Composição

Os espectros de infravermelho de ambos Eris e Plutão, destacando suas linhas de absorção de metano comum

Estudos do cinturão de Kuiper desde a sua descoberta, em geral indicou que os seus membros são compostas principalmente de ices: uma mistura de hidrocarbonetos leves (como metano ), amônia e água de gelo , uma composição que compartilham com cometas . Os baixos valores observados nesses OCK cujo diâmetro é conhecido, (menos de 1 g cm -3) é consistente com uma composição gelada. A temperatura da cinta é de apenas cerca de 50K, tantos compostos que seriam gasosos mais perto do Sol permanecem sólidos.

Devido ao seu pequeno tamanho e extrema distância da Terra, a composição química de KBOs é muito difícil de determinar. O principal método pelo qual os astrônomos determinar a composição de um objeto celeste é espectroscopia . Quando a luz de um objeto é dividida em suas cores componentes, uma imagem semelhante a um arco-íris é formado. Esta imagem é chamada um espectro. Diferentes substâncias absorvem a luz a diferentes comprimentos de onda, e em que o espectro de um objecto específico é desvendado, linhas escuras (chamada ) aparecem linhas de absorção, onde as substâncias que a compõem têm absorvido que determinado comprimento de onda da luz. Cada elemento ou composto tem a sua própria assinatura espectroscópica único, e pela leitura completa "impressão digital" espectral de um objeto, os astrônomos podem determinar o que é feito.

Inicialmente, essa análise detalhada de KBOs era impossível, e por isso os astrónomos só foram capazes de determinar os fatos mais básicos sobre a sua composição, principalmente a sua cor. Estes primeiros dados mostraram uma ampla gama de cores entre KBOs, variando de cinza neutro ao vermelho intenso. Isto sugere que as suas superfícies eram compostas por uma larga gama de compostos, de gelados sujas para hidrocarbonetos. Esta diversidade foi surpreendente, como os astrônomos esperavam KBOs a ser uniformemente escuro, tendo perdido a maioria de seus gelos voláteis para os efeitos dos raios cósmicos. Várias soluções foram sugeridas para esta discrepância, incluindo recapeamento por impactos ou saída dos gases. No entanto, Jewitt e análise espectral de Luu dos objetos do cinturão de Kuiper conhecidos em 2001, concluiu que a variação na cor era muito radical para ser facilmente explicado pelos impactos aleatórios.

Embora até à data a maioria dos KBOs ainda aparecem espectralmente inexpressivo, devido à sua fraqueza, tem havido uma série de sucessos na determinação da sua composição. Em 1996, Robert H. Brown et al., Dados espectroscópicos obtidos no SC KBO 1993, revelando a sua composição da superfície a ser marcadamente semelhante ao de Plutão , bem como lua de Neptuno Triton, possuindo grandes quantidades de metano gelo.

?gua gelada foi detectado em vários OCK, incluindo 1996 A 66, 38628 Huya e 20000 Varuna. Em 2004, Mike Brown et al., Determinaram a existência de gelo de água cristalina e amoníaco hidratar em um dos maiores OCK conhecidos, 50000 Quaoar. Ambas as substâncias que foram destruídas através da idade do sistema solar, o que sugere que Quaoar tinha sido recentemente ressurgiu, quer pela actividade tectónica interno ou por os impactos de meteoritos.

Missa e distribuição de tamanho

Ilustração da lei de potência.

Apesar de sua vasta extensão, a massa coletiva do cinturão de Kuiper é relativamente baixo. A massa total é estimado na faixa entre um 25 e 10 a massa da Terra com algumas estimativas colocando-o em um 1/30 da massa da Terra. Por outro lado, modelos de formação do Sistema Solar prever uma massa coletiva pelo cinturão Kuiper de 30 massas terrestres. Esta faltando> 99% da massa dificilmente pode ser demitido, como é necessário para o acréscimo de quaisquer KBOs superiores a 100 km (62 milhas) de diâmetro. Se o cinto de Kuiper sempre teve a sua actual baixa densidade desses objetos grandes simplesmente não poderia ter se formado. Além disso, a excentricidade e inclinação das órbitas atuais faz com que os encontros muito "violenta", resultando em destruição em vez de acreção. Parece que nem os atuais moradores do cinturão de Kuiper foram criados mais perto do Sol ou algum mecanismo dispersa da massa inicial. Atual influência de Netuno é fraco demais para explicar como um enorme "aspiração", embora o Agradável modelo propõe que poderia ter sido a causa da remoção em massa no passado. Enquanto a questão permanece em aberto, as conjecturas variar de um cenário estrela passando a moagem de objetos menores, através de colisões, em pó pequeno o suficiente para ser afetada pela radiação solar.

Objectos brilhantes são raros em comparação com a população fraca dominante, como esperado a partir de modelos de acreção de origem, uma vez que apenas alguns objectos de um determinado tamanho teria aumentado ainda mais. Esta relação N (D), a população expressa como uma função do diâmetro, que se refere a inclinação como o brilho, foi confirmado por observações. A inclinação é inversamente proporcional a alguma potência do diâmetro D.

\ Frac {d N} {D} d \ sim D ^ {- q} sempre que as medidas atuais dar q = 4 ± 0,5.

Menos formalmente, existem, por exemplo, 8 (= 2 3) vezes mais objetos em 100-200 km de alcance de objetos em 200-400 km de alcance. Em outras palavras, para cada objeto com o diâmetro de 1.000 km (621 mi) deve haver por volta de 1000 (= 10 3) objetos com diâmetro de 100 km (62 mi).

A lei é expresso sob esta forma diferencial, em vez de como uma relação cúbica cumulativa, porque apenas a parte do meio da inclinação pode ser medido; a lei deve quebrar em tamanhos menores, além da medida atual.

É claro que, apenas o magnitude é realmente conhecido, o tamanho é inferida assumindo albedo (não um pressuposto seguro para objectos maiores).

Desde janeiro de 2010, o menor objeto cinturão de Kuiper descoberto até o momento se estende por 980 m de diâmetro.

Objetos espalhados

Comparação das órbitas dos objetos espalhados disco (preto), KBOs clássicos (azul), e 2: 5 objetos ressonantes (verde). Órbitas de outros KBOs são cinza.

O disco disperso é uma região pouco povoada, sobrepondo-se com o cinto de Kuiper, mas estendendo-se até 100 UA e mais longe. objetos disco disperso (SDOs) viajam em órbitas altamente elípticas, geralmente também muito inclinada em relação à eclíptica. A maioria dos modelos de formação do sistema solar mostram ambos os KBOs e SDOs primeiro que se formam em um cinto de cometa primordial, enquanto interações gravitacionais posteriores, particularmente com Netuno, enviou os objetos em espiral para fora; alguns em órbitas estáveis (os KBOs) e alguns em órbitas instáveis, tornando-se o disco disperso. Devido à sua natureza instável, o disco de espalhamento é acreditado para ser o ponto de origem para muitos dos cometas de período curto do Sistema Solar. Suas órbitas dinâmicas ocasionalmente forçá-los no Sistema Solar interior, tornando-se primeiro centauros e, em seguida cometas de período curto.

De acordo com Menor Centro Planet, que cataloga oficialmente todos os objectos trans-Neptunianos, um KBO, estritamente falando, é qualquer objeto que orbita exclusivamente dentro da região cinturão de Kuiper definido, independentemente da origem ou composição. Objetos encontrados fora do cinturão são classificados como objetos espalhados. No entanto, em alguns círculos científicos o termo "objeto cinturão de Kuiper" se tornou sinônimo de qualquer gelada menor planeta natal no Sistema Solar exterior acredita ter sido parte dessa classe inicial, mesmo que sua órbita durante a maior parte da história do Sistema Solar tem sido além do cinto de Kuiper (por exemplo, na região de disco de espalhamento). Eles costumam descrever objetos disco disperso como "espalhadas objetos do cinturão de Kuiper". Eris , que é conhecido por ser mais volumoso que Plutão, é muitas vezes referido como um KBO, mas é tecnicamente um SDO. Um consenso entre os astrônomos quanto à definição precisa do cinturão de Kuiper ainda não foi alcançado, e esta questão continua por resolver.

Os centauros, que normalmente não são considerados parte do cinturão de Kuiper, também são acreditados para ser espalhada objetos, a única diferença é que eles foram espalhados dentro, em vez de para fora. O Grupos Minor Planet Center centauros e do SDOs juntos como objetos espalhados.

Tritão

Lua de Netuno Triton

Durante o seu período de migração, Netuno é pensado para ter capturado um dos maiores KBOs e colocá-lo em órbita em torno de si. Esta é a sua lua Triton, que é a única grande lua no Sistema Solar a ter uma órbita retrógrada; orbita na direção oposta à rotação de Netuno. Isso sugere que, ao contrário das grandes luas de Júpiter e Saturno, que são pensados para se aglutinaram de girar discos do material que cercam seus planetas pais jovens, Triton era um corpo totalmente formado que foi capturado de espaço circundante. Captura gravitacional de um objeto não é fácil; requer algum mecanismo para retardar o objeto para baixo o suficiente para ser enlaçado pela gravidade do objeto maior. Triton pode ter encontrado Netuno como parte de um binário (muitos KBOs são membros de binários; ver abaixo ); ejeção do outro membro do binário por Netuno poderia então explicar captura de Tritão. Triton é apenas ligeiramente maior do que Plutão, e análise espectral de ambos os mundos mostra que eles são, em grande parte constituídos por materiais semelhantes, tais como metano e monóxido de carbono . Tudo isso aponta para a conclusão de que Triton era uma vez um KBO que foi capturado por Netuno durante o seu emigração.

Maiores KBOs

EarthErisPlutoMakemakeSednaFile:EightTNOs.png
Comparação artística de Eris , Pluto , Makemake , Haumea, Sedna , 2007 ou 10, Quaoar, Orcus, e Terra . ()

Desde o ano 2000, uma série de KBOs com diâmetros de entre 500 e 1500 km (932 mi), mais de metade do de Plutão, foram descobertos. 50000 Quaoar, um KBO clássico descoberto em 2002, é mais de 1.200 km de diâmetro. Makemake (originalmente (136.472) 2005 FY 9, apelidado de "Easterbunny") e Haumea (originalmente (136.108) 2003 EL 61 , apelidado de "Papai"), ambos anunciou em 29 de julho de 2005, são maiores ainda. Outros objetos, como 28978 Ixion (descoberto em 2001) e 20000 Varuna (descoberto em 2000) medida a cerca de 500 km (311 mi) de diâmetro.

Plutão

A descoberta destes grandes KBOs em órbitas semelhantes a Plutão levou muitos a concluir que, barrar seu tamanho relativo, Plutão não era particularmente diferente de outros membros do cinturão de Kuiper. Não só estes objectos aproximar Plutão em tamanho, mas também possuíam muitos satélites, e eram de composição semelhante (metano e de monóxido de carbono foram encontrados tanto em Plutão e em maiores OCK). Assim, como Ceres foi considerado um planeta antes da descoberta de seus companheiros asteróides , alguns começaram a sugerir que Plutão também pode ser reclassificado.

A questão foi trazida à tona pela descoberta de Eris , um objeto no disco espalhadas muito além do cinturão de Kuiper, que é agora conhecido por ser 27 por cento mais massa que Plutão. Em resposta, o união astronômica internacional (IAU), foi forçado a definir o que um planeta é , pela primeira vez, e ao fazê-lo incluído em sua definição de que um planeta deve ter " limpado as áreas vizinhas em sua órbita ". Como Plutão compartilhado sua órbita com tantas KBOs, foi considerado não ter limpado a sua órbita, e assim foi reclassificado de um planeta a um membro do cinturão de Kuiper.

Apesar de Plutão é atualmente o maior KBO, há dois conhecidos objetos maiores actualmente fora do cinturão de Kuiper que originou provavelmente no cinturão de Kuiper. Estes são Eris e lua de Netuno Triton (que, como explicado acima, é provavelmente um KBO capturado).

A partir de 2008, apenas cinco objetos no Sistema Solar, Ceres, Eris, e os KBOs Plutão, Makemake e Haumea, são listados como planetas anões pela IAU. No entanto, 90482 Orcus, 28978 Ixion e muitos outros objetos de Kuiper-cinto são grandes o suficiente para estar em equilíbrio hidrostático; a maioria deles provavelmente irá beneficiar mais quando se sabe sobre eles.

Satélites

Dos quatro maiores TNOs, três (Eris, Plutão, Haumea e) possuem satélites, e dois têm mais de um. Uma percentagem mais elevada dos maiores KBOs possuem satélites do que os objetos menores no cinturão de Kuiper, sugerindo que um mecanismo de formação diferente foi o responsável. Há também um elevado número de binários (dois objetos perto o suficiente em massa a orbitar "o outro") no cinturão de Kuiper. O exemplo mais notável é o binário Plutão-Caronte, mas estima-se que cerca de 11 por cento dos KBOs existem em binários.

Exploração

A concepção do artista deNew Horizonsa Plutão

Em 19 de janeiro de 2006, a primeira missão de naves espaciais para explorar o cinturão de Kuiper, New Horizons , foi lançado. A missão, chefiada por Alan Stern, do Southwest Research Institute, vai chegar a Plutão em 14 de Julho de 2015 e, as circunstâncias o permitirem, vai continuar a estudar outro KBO-como ainda indeterminado. Qualquer KBO escolhida será entre 25 e 55 milhas (40 a 90 km) de diâmetro e, idealmente, branco ou cinza, para contrastar com a cor avermelhada de Plutão. John Spencer, um astrônomo na New Horizons equipe da missão, diz que nenhuma meta para um encontro cinto de pós-Pluto Kuiper ainda não foi selecionado, como eles estão à espera de dados a partir do projecto de inquérito Pan-STARRS para garantir a mais ampla campo de opções como possível. O projeto Pan-STARRS, parcialmente operacional desde maio de 2010, será, quando totalmente on-line, levantamento de todo o céu com quatro câmeras digitais 1,4 gigapixel para detectar quaisquer objetos em movimento, a partir de objetos próximos à Terra para KBOs. Para acelerar o processo de detecção, a equipe de New Horizons estabelecido Caçadores de gelo, um projeto de ciências cidadão que permitiu que os membros do público a participar na busca de metas KBO adequados; o projeto foi posteriormente transferido para outro site, gelo investigadores, produzido por CosmoQuest.

Os discos de detritos em torno das estrelasHD 139664 eHD 53143. O círculo central de preto é produzido pela câmeracoronagraph, que esconde a estrela central para permitir que os discos muito mais fracas para ser visto.

Outras correias de Kuiper

Discos de poeira, até 2006, os astrônomos tinham resolvido que se acredita ser Kuiper belt-estruturas como cerca de nove estrelas que não o Sol Eles parecem se dividem em duas categorias: cintos largos, com raios de mais de 50 UA, e cintos estreitos (como o nosso cinturão de Kuiper) com raios de entre 20 e 30 UA e limites relativamente afiadas. Além disso, 15-20% de energia solar do tipo estrelas têm observado um excesso de infravermelhos que se acredita indicam estruturas maciças como correia-Kuiper. Mais conhecidos discos de detritos em torno de outras estrelas são bastante jovem, mas as duas imagens à direita, tirada pelo Telescópio Espacial Hubble em janeiro de 2006, têm idade suficiente (cerca de 300 milhões de anos) para se instalaram em configurações estáveis. A imagem da esquerda é uma "vista de cima" de um cinto largo, ea imagem à direita é uma "visão bordo" de uma estreita faixa. simulações em supercomputadores de poeira no cinturão de Kuiper sugerem que quando era mais jovem, ele pode ter se assemelhava ao estreito anéis visto em torno de estrelas jovens.

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