سحابة أورت: القشرة الجليدية للنظام الشمسي. ماذا تخفي سحابة أورت؟ فرضية أورت حول مصدر تكوين المذنب

تُظهر أفلام الخيال العلمي كيف تطير سفن الفضاء إلى الكواكب عبر حقل كويكب، فهي تتفادى ببراعة الكواكب الكبيرة، بل وتطلق النار بشكل أكثر براعة على الكويكبات الصغيرة. يطرح سؤال منطقي: "إذا كان الفضاء ثلاثي الأبعاد، أليس من الأسهل التحليق حول عائق خطير من أعلى أو من أسفل؟"

من خلال طرح هذا السؤال، يمكنك العثور على الكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام حول بنية نظامنا الشمسي. تقتصر فكرة الإنسان عنه على عدد قليل من الكواكب، والتي تعلمت عنها الأجيال الأكبر سناً في دروس علم الفلك في المدرسة. على مدى العقود القليلة الماضية، لم تتم دراسة هذا التخصص على الإطلاق.

دعونا نحاول توسيع تصورنا للواقع قليلاً من خلال النظر في المعلومات الموجودة حول النظام الشمسي (الشكل 1).

رسم بياني 1. رسم تخطيطي للنظام الشمسي.

يوجد في نظامنا الشمسي حزام كويكبات بين المريخ والمشتري، ويميل العلماء، بتحليل الحقائق، إلى الاعتقاد بأن هذا الحزام تشكل نتيجة لتدمير أحد كواكب النظام الشمسي.

حزام الكويكبات هذا ليس الوحيد، فهناك منطقتان أخريان سميتا على اسم علماء الفلك الذين تنبأوا بوجودهما - جيرارد كويبر وجان أورت - حزام كويبر وسحابة أورت. يقع حزام كويبر (الشكل 2) بين مدار نبتون على بعد 30 وحدة فلكية. والمسافة من الشمس حوالي 55 AU. *

ووفقا لعلماء الفلك، فإن حزام كويبر، مثل حزام الكويكبات، يتكون من أجسام صغيرة. ولكن على عكس أجسام حزام الكويكبات، والتي تتكون في الغالب من الصخور والمعادن، فإن أجسام حزام كويبر تتشكل في الغالب من مواد متطايرة (تسمى الجليد) مثل الميثان والأمونيا والماء.

أرز. 2. صورة توضيحية لحزام كويبر

وتمر مدارات كواكب النظام الشمسي أيضًا عبر منطقة حزام كويبر. وتشمل هذه الكواكب بلوتو، هوميا، ماكيماكي، إيريس وغيرها الكثير. هناك العديد من الأجسام، وحتى الكوكب القزم "سيدنا" له مدار حول الشمس، لكن المدارات نفسها تتجاوز حزام كويبر (الشكل 3). وبالمناسبة، فإن مدار بلوتو يترك هذه المنطقة أيضًا. الكوكب الغامض، الذي ليس له اسم بعد ويشار إليه ببساطة باسم "الكوكب 9"، يندرج أيضًا ضمن هذه الفئة.

أرز. 3. مخطط مدارات الكواكب والأجسام الصغيرة في النظام الشمسي الممتدة إلى ما بعد حزام كويبر. يُشار إلى حزام كويبر بدائرة خضراء.

اتضح أن حدود نظامنا الشمسي لا تنتهي عند هذا الحد. وهناك تشكيل آخر وهو سحابة أورت (الشكل 4). يُعتقد أن الأجسام الموجودة في حزام كويبر وسحابة أورت هي بقايا من تكوين النظام الشمسي منذ حوالي 4.6 مليار سنة.

أرز. 4. النظام الشمسي. سحابة أورت. نسبة الحجم .

وما يثير الدهشة في شكلها هو الفراغات الموجودة داخل السحابة نفسها، والتي لا يستطيع العلم الرسمي تفسير مصدرها. يقوم العلماء عادةً بتقسيم سحابة أورت إلى داخلية وخارجية (الشكل 5). لم يتم تأكيد وجود سحابة أورت بشكل ذري، لكن العديد من الحقائق غير المباشرة تشير إلى وجودها. لقد تكهن علماء الفلك حتى الآن فقط بأن الأجسام التي تشكل سحابة أورت تشكلت بالقرب من الشمس وتناثرت بعيدًا في الفضاء في وقت مبكر من تكوين النظام الشمسي.

أرز. 5. هيكل سحابة أورت.

السحابة الداخلية عبارة عن شعاع يمتد من المركز، وتصبح السحابة كروية على مسافة 5000 وحدة فلكية. وتقع حافتها على ارتفاع 100000 وحدة فلكية تقريبًا. من الشمس (الشكل 6). ووفقا لتقديرات أخرى، فإن سحابة أورت الداخلية تقع في نطاق يصل إلى 20.000 وحدة فلكية، والخارجية تصل إلى 200.000 وحدة فلكية. ويشير العلماء إلى أن الأجسام الموجودة في سحابة أورت تتكون إلى حد كبير من الماء والأمونيا وجليد الميثان، لكن الأجسام الصخرية، أي الكويكبات، قد تكون موجودة أيضًا. يزعم عالما الفلك جون ماتيس ودانييل وايتمير أن الكوكب الغازي العملاق تايكي موجود على الحافة الداخلية لسحابة أورت (30 ألف وحدة فلكية) وقد لا يكون الساكن الوحيد في هذه المنطقة.

أرز. 6. رسم تخطيطي لمسافات الأجسام في نظامنا الكوكبي من الشمس بالوحدات الفلكية.

إذا نظرت إلى نظامنا الشمسي "من بعيد"، يتبين أن جميع مدارات الكواكب وحزامين من الكويكبات وسحابة أورت الداخلية تقع في مستوى مسير الشمس. لقد حدد النظام الشمسي بوضوح اتجاهات الصعود والهبوط، مما يعني أن هناك عوامل تحدد مثل هذا الهيكل. ومع البعد عن مركز الانفجار أي النجم تختفي هذه العوامل. تشكل سحابة أورت الخارجية بنية كروية. دعونا "نصل" إلى حافة النظام الشمسي ونحاول أن نفهم بنيته بشكل أفضل.

للقيام بذلك، دعونا ننتقل إلى معرفة العالم الروسي.

يصف كتابه عملية تكوين النجوم وأنظمة الكواكب.

هناك العديد من الأمور الأساسية في الفضاء. فالأمور الأولية لها خصائص وصفات محدودة، ويمكن أن يتكون منها الجوهر. يتكون عالمنا الفضائي من سبع مواد أساسية. فوتونات النطاق البصري على مستوى الفضاء الميكروي هي أساس كوننا . هذه الأمور تشكل كل مادة الكون. إن كوننا الفضائي ليس سوى جزء من نظام الفضاءات، وهو يقع بين كونين فضائيين آخرين يختلفان في عدد المواد الأولية التي تشكلهما. يحتوي الجزء العلوي على 8، والأساسية 6 أمور أساسية. ويحدد هذا التوزيع للمادة اتجاه تدفق المادة من مكان إلى آخر، ومن الأكبر إلى الأصغر.

عندما ينغلق كوننا الفضائي مع الكون الذي يعلوه، تتشكل قناة من خلالها تبدأ مادة الكون الفضائي المكونة من 8 مواد أولية بالتدفق إلى عالمنا الفضائي المكون من 7 مواد أولية. في هذه المنطقة، تتحلل مادة الفضاء العلوي وتتجمع مادة كوننا الفضائي.

نتيجة لهذه العملية، تتراكم المادة الثامنة في منطقة الإغلاق، والتي لا يمكنها تكوين مادة في كوننا الفضائي. وهذا يؤدي إلى ظهور الظروف التي ينقسم فيها جزء من المادة الناتجة إلى الأجزاء المكونة لها. يحدث تفاعل نووي حراري ويتشكل نجم بالنسبة لكوننا الفضائي.

في منطقة الإغلاق، تبدأ العناصر الأخف والأكثر استقرارًا بالتشكل أولاً، وبالنسبة لكوننا، هذا هو الهيدروجين. في هذه المرحلة من التطور، يسمى النجم بالعملاق الأزرق. المرحلة التالية في تكوين النجوم هي تخليق عناصر أثقل من الهيدروجين نتيجة للتفاعلات النووية الحرارية. يبدأ النجم بإصدار مجموعة كاملة من الموجات (الشكل 7).

أرز. 7 تشكيل النجوم. (مأخوذ من كتاب Levashov N.V. Heterogeneous Universe. 2006. الفصل 2.5. طبيعة تكوين الأنظمة الكوكبية. الشكل 2.5.1.)

تجدر الإشارة إلى أنه في منطقة الإغلاق، يحدث تخليق الهيدروجين أثناء تحلل مادة الكون الفضائي المغطي وتوليف العناصر الأثقل من الهيدروجين في وقت واحد. أثناء التفاعلات النووية الحرارية، ينتهك توازن الإشعاع في منطقة الإغلاق. تختلف شدة الإشعاع الصادر من سطح النجم عن شدة الإشعاع في حجمه. تبدأ المادة الأولية بالتراكم داخل النجم. وبمرور الوقت، تؤدي هذه العملية إلى انفجار سوبر نوفا. يولد انفجار المستعر الأعظم تقلبات طولية في أبعاد الفضاء المحيط بالنجم – تكميم (تقسيم) الفضاء وفقا لخصائص وصفات المواد الأولية.

أثناء الانفجار، يتم إخراج الطبقات السطحية للنجم، والتي تتكون بشكل رئيسي من العناصر الأخف وزنا (الشكل 8). الآن فقط يمكننا التحدث بالكامل عن نجم مثل الشمس - وهو عنصر من عناصر نظام الكواكب المستقبلي.

أرز. 8. انفجار سوبر نوفا. (مأخوذ من كتاب Levashov N.V. Heterogeneous Universe. 2006. الفصل 2.5. طبيعة تكوين الأنظمة الكوكبية. الشكل 2.5.2.)

ووفقا لقوانين الفيزياء، فإن الاهتزازات الطولية الناتجة عن الانفجار يجب أن تنتشر في الفضاء في جميع الاتجاهات من مركز الزلزال، إلا إذا كانت هناك عوائق وكانت قوة الانفجار غير كافية للتغلب على هذه العوامل المقيدة. المادة، والتشتت، يجب أن تتصرف وفقا لذلك. نظرًا لأن كوننا الفضائي يقع بين كونين فضائيين آخرين يؤثران عليه، فإن التقلبات الطولية في الأبعاد بعد انفجار المستعر الأعظم سيكون لها شكل مشابه للدوائر الموجودة على الماء وستخلق انحناءًا لفضاءنا يكرر هذا الشكل (الشكل 9). ). ولو لم يكن هناك مثل هذا التأثير للاحظنا انفجارا قريبا من الشكل الكروي.

أرز. 9. المستعر الأعظم SN 1987A، 1990. تلسكوب هابل الضوئي، مشروع وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية.

قوة انفجار النجم ليست كافية لاستبعاد تأثير الفضاءات. ولذلك فإن اتجاه الانفجار وتحرر المادة سيحدده الكون الفضائي الذي يضم ثمانية مواد أولية والكون الفضائي المتكون من ستة مواد أولية. والمثال الأكثر بساطة على ذلك هو انفجار قنبلة نووية (الشكل 10)، عندما ينتشر الانفجار في طبقة معينة بين طبقتين أخريين، بسبب الاختلاف في تكوين طبقات الغلاف الجوي وكثافتها، مكونًا موجات متحدة المركز.

أرز. 10. صورة انفجار قنبلة نووية.

المادة والمادة الأولية، بعد انفجار سوبر نوفا، تتطاير بعيدا، تنتهي في مناطق انحناء الفضاء. في مناطق الانحناء هذه، تبدأ عملية تركيب المادة، ومن ثم تكوين الكواكب. عندما تتشكل الكواكب، فإنها تعوض انحناء الفضاء ولن يكون بالإمكان تصنيع المادة الموجودة في هذه المناطق بشكل نشط، ولكن سيبقى انحناء الفضاء على شكل موجات متحدة المركز - هذه هي المدارات التي تسير الكواكب على طولها وتتحرك مناطق حقول الكويكبات (الشكل 11).

كلما كانت منطقة انحناء الفضاء أقرب إلى النجم، كلما كان الفرق في الأبعاد أكثر وضوحًا. يمكننا القول أنها أكثر حدة، ويزداد اتساع تقلب الأبعاد مع المسافة من منطقة إغلاق الأكوان الفضائية. ولذلك فإن الكواكب الأقرب للنجم ستكون أصغر حجما وتحتوي على نسبة أكبر من العناصر الثقيلة. وبالتالي، فإن العناصر الثقيلة الأكثر استقرارا موجودة على عطارد، وبالتالي، مع انخفاض حصة العناصر الثقيلة، فإنها تذهب إلى كوكب الزهرة والأرض والمريخ والمشتري وزحل وأورانوس وبلوتو. سيحتوي حزام كويبر على عناصر خفيفة في الغالب، مثل سحابة أورت، ويمكن أن تكون الكواكب المحتملة عمالقة غازية.

أرز. 11. تشكيل أنظمة الكواكب. (مأخوذ من كتاب Levashov N.V. Heterogeneous Universe. 2006. الفصل 2.5. طبيعة تكوين الأنظمة الكوكبية. الشكل 2.5.4.)

مع البعد عن مركز انفجار المستعر الأعظم، تضعف التقلبات الطولية في الأبعاد، والتي تؤثر على تكوين مدارات الكواكب وتكوين حزام كويبر، وكذلك تكوين سحابة أورت الداخلية. يختفي انحناء الفضاء. وبالتالي، فإن المادة ستتناثر أولاً داخل مناطق انحناء الفضاء، ثم (مثل الماء في النافورة) تسقط من كلا الجانبين عندما يختفي انحناء الفضاء (الشكل 12).

بشكل تقريبي، سوف تحصل على "كرة" بداخلها فراغات، حيث الفراغات عبارة عن مناطق انحناء فضائي تتشكل بسبب التقلبات الطولية في الأبعاد بعد انفجار سوبر نوفا، حيث تتركز المادة على شكل كواكب وأحزمة كويكبات.

أرز. 12. النظام الشمسي. مخطط.

الحقيقة التي تؤكد على وجه التحديد عملية تكوين النظام الشمسي هي وجود خصائص مختلفة لسحابة أورت على مسافات مختلفة من الشمس. وفي سحابة أورت الداخلية، لا تختلف حركة الأجسام المذنبات عن الحركة المعتادة للكواكب. ولها مدارات مستقرة، وفي معظم الحالات، دائرية في مستوى مسير الشمس. وفي الجزء الخارجي من السحابة تتحرك المذنبات بشكل فوضوي وفي اتجاهات مختلفة.

بعد انفجار سوبر نوفا وتشكيل نظام كوكبي، تستمر عملية تحلل مادة الكون الفضائي المغطي وتخليق مادة كوننا الفضائي، في منطقة الإغلاق، حتى يصل النجم مرة أخرى حالة حرجة وتنفجر. أو ستؤثر العناصر الثقيلة للنجم على منطقة إغلاق المساحات بحيث تتوقف عملية التوليف والانحلال - ويخرج النجم. يمكن أن تستغرق هذه العمليات مليارات السنين حتى تحدث.

لذلك، وإجابة على السؤال المطروح في البداية حول الطيران عبر حقل كويكب، لا بد من توضيح أين نتغلب عليه داخل المجموعة الشمسية أو خارجها. بالإضافة إلى ذلك، عند تحديد اتجاه الطيران في الفضاء وفي نظام الكواكب، يصبح من الضروري مراعاة تأثير المساحات المجاورة ومناطق الانحناء.

*أ.ه. - الوحدة الفلكية، وحدة الطول المستخدمة في علم الفلك لقياس المسافات داخل النظام الشمسي. تساوي متوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس؛ 1 وحدة فلكية = 149.6 مليون كم

الكسندر كاراكولكو

تصور فني لحزام كويبر وسحابة أورت. الائتمان: ناسا.

ويعتقد أن قشرة عملاقة من الأجسام الجليدية المعروفة باسم سحابة أورت تحيط بالنظام الشمسي. قد يكون هناك مليارات أو حتى تريليونات من الأجسام في منطقة معينة، وبعضها كبير جدًا بحيث يمكن اعتباره كواكب قزمة.

عندما تتفاعل هذه الأجسام مع النجوم القريبة، والسحب الجزيئية، وجاذبية المجرة نفسها، فإنها يمكن أن تغير مسارها وتتجه نحو الشمس، أو على العكس من ذلك، يتم طردها من النظام الشمسي إلى مناطق بعيدة من الفضاء.

وعلى الرغم من اقتراح وجود مثل هذه الصدفة لأول مرة في عام 1950، إلا أن موقعها البعيد يجعل من الصعب دراسة الأشياء الموجودة بداخلها.

تحديد سحابة أورت

وفي عام 1950، اقترح عالم الفلك الهولندي جان أورت أن بعض المذنبات في النظام الشمسي تصل إلى هنا من سحابة من الأجسام الجليدية التي قد تكون على مسافة أكبر 100 ألف مرة من المسافة بين الأرض والشمس، والتي تبلغ حوالي 15 تريليون كيلومتر.

هناك نوعان من المذنبات في النظام الشمسي. تلك التي تتميز بفترات قصيرة، قد تصل إلى عدة مئات من السنين، وتقع في حزام كويبر، وكذلك خارج مدار بلوتو. وأولئك الذين تصل فتراتهم إلى عدة آلاف من السنين. وهذا الأخير يقع في سحابة أورت البعيدة.

تختلف المنطقتان بشكل رئيسي في المسافة والموقع. يدور حزام كويبر في نفس مستوى الكواكب تقريبًا، ويتراوح من 30 إلى 50 وحدة فلكية من الشمس. وسحابة أورت عبارة عن غلاف يحيط بالنظام الشمسي بأكمله، ويقع على مسافة أبعد مئات المرات.

يمكن للمذنبات القادمة من سحابة أورت السفر لمسافة تصل إلى ثلاث سنوات ضوئية من الشمس. وكلما ابتعدوا، قل تأثرهم بجاذبية الشمس. يمكن أن يؤدي مرور النجوم القريبة وسحب الغاز الجزيئي إلى تغيير مدار هذه المذنبات بسهولة، مما يؤدي إلى رميها بعيدًا عن شمسنا، أو على العكس من ذلك، إعادتها نحو نجمنا. إن مسار المذنبات يتغير باستمرار، اعتمادا على العوامل المؤثرة عليها.

كائنات في سحابة أورت

ويقدر علماء الفلك أن تريليوني جسم في سحابة أورت تتكون بشكل أساسي من جليد الأمونيا والميثان والماء. تشكلت هذه الأجسام في المراحل الأولى من حياة النظام الشمسي، ويمكن أن تساعدنا على فهم البيئة التي ظهرت وتطورت فيها الأرض بشكل أفضل.

عندما مر المذنب هياكوتاكي على بعد 15 مليون كيلومتر فقط من الأرض في عام 1996، أكمل رحلته التي استغرقت 17000 عام من المناطق البعيدة لسحابة أورت. هيل بوب هو مذنب آخر طويل الأمد جاء إلينا من سحابة أورت. وكان مرئيا لمدة عام ونصف تقريبا، وكان على بعد 197 مليون كيلومتر من الأرض. غيّر كلا هذين الجسمين مسارهما بشكل كبير بعد مرورهما عبر النظام الشمسي الداخلي. ويُعتقد أيضًا أن مذنب هالي كان موجودًا في سحابة أورت، على الرغم من أنه موجود الآن في حزام كويبر.

بالإضافة إلى ذلك، اكتشف العلماء العديد من الكواكب القزمة التي يعتقدون أنها جزء من هذه المجموعة البعيدة. وأكبرها هو سيدنا، الذي يُعتقد أنه أصغر بمقدار الربع فقط من بلوتو. يقع سيدنا على بعد حوالي 13 مليار كيلومتر من الأرض ويكمل دورة واحدة حول الشمس في حوالي 10500 عام. وتشمل الأجسام الكبيرة الأخرى 2006 SQ372، 2008 KV42، 2000 CR105 و2012 VP113 - مذنبات يتراوح حجمها من 50 إلى 250 كيلومترًا). وآخر اكتشاف انضم إلى القائمة هو 2015 TG387، الملقب بـ The Goblin، والذي تم وصفه لأول مرة في دراسة نشرت عام 2018.

سحابة أورت هي عبارة عن حزام افتراضي حول النظام الشمسي مليء بالكويكبات والمذنبات. في الوقت الحالي، لا يوجد تلسكوب قادر حتى الآن على اكتشاف مثل هذه الأجسام الصغيرة على مسافة كبيرة، لكن الكثير من الأدلة غير المباشرة تشير إلى وجود تكوين مماثل على الحدود البعيدة لنظامنا النجمي. ومع ذلك، لا ينبغي الخلط بين حزام كويبر وسحابة أورت. الأول مشابه أيضًا ويتضمن الكثير

كيانات صغيرة. وقد تم اكتشافه حديثاً نسبياً، أي منذ ألفي عام، حيث تم اكتشاف أنه يوجد ما وراء مدار بلوتو حول الشمس، وبعضها أكبر حتى من الكوكب التاسع يدور حول الشمس، لكن ليس جميعها كان لها مسار واضح وواضح. مدار واضح، يتغير باستمرار في مسارهم تحت تأثير بعضهم البعض. نشأت معضلة: من ناحية، لا يمكن أن يطلق عليهم الكواكب، ولكن من ناحية أخرى، فهي أكبر في الحجم من بلوتو. ثم، ولأول مرة في التاريخ، أنشأ العلماء المعاصرون قائمة واضحة بالمعايير التي يجب أن يستوفيها الجسم السماوي حتى يحصل على وضع الكوكب. ونتيجة لذلك، فقد بلوتو هذه الحالة. وفي السنوات الأخيرة، اكتشف العلماء عشرات الأجسام في حزام كويبر. أكبرهم إيريس وسيدنا.

ما هي سحابة أورت؟

إذا كانت أجسام حزام كويبر متاحة تمامًا للتلسكوبات الحديثة، فإن الأجسام تقع على مسافة كاملة من الشمس، ولا يزال من الصعب جدًا فحصها مباشرة باستخدام التلسكوبات على مثل هذه المسافة. في الوقت نفسه، اكتشف علماء الفيزياء الفلكية بالفعل عشرات الكواكب، حتى في بلدان أخرى، ولكن أولاً، هذه كلها كواكب عملاقة تقريبًا مثل كوكب المشتري، وثانيًا، لا يتم ملاحظتها من تلقاء نفسها، ولكن بسبب تأثير الجاذبية على نجمها. ومع ذلك، فإن سحابة أورت ترسل لنا حرفيًا الكثير من الأدلة على وجودها. نحن نتحدث عن المذنبات التي تأتي إلى النظام الشمسي بتردد ثابت، كونها رسل هذا المجال. ولعل المثال الأكثر شهرة هو سحابة أورت، التي سُميت على اسم عالم الفيزياء الفلكية الهولندي الذي تنبأ باكتشافها في منتصف القرن العشرين بناءً على ملاحظات المذنبات طويلة الأمد. هذه الكرة، مثل حزام كويبر، تتكون بدورها بشكل أساسي من الجليد، وكذلك الميثان وأول أكسيد الكربون وسيانيد الهيدروجين والإيثان ومواد أخرى. من المحتمل جدًا أن تدور الأشياء الحجرية هناك.

أصل المجال

ويعتقد علماء الفيزياء الفلكية المعاصرون أن حزام كويبر، أو سحابة أورت، هو ما تبقى من المواد التي شكلت النظام الشمسي، ولكنها لم تكن موجودة في أي كوكب. منذ حوالي خمسة مليارات سنة، تحولت معظم مادة نجم الجيل الأول المنفجر (أي التي تشكلت بعد وقت قصير نسبيًا من الانفجار الكبير)، بسبب الجاذبية وملايين السنين من الضغط، إلى نجم جديد - الشمس. تجمع جزء صغير من هذا القرص الدوار للكواكب الأولية في كتل ضخمة وشكل كواكب نظامنا. تم إلقاء بقية الغبار والأجسام السديمية الصغيرة إلى حافة النظام الشمسي، لتشكل حزام كويبر والمجال البعيد جدًا لسحابة أورت.

كثيرا ما تسمى حدود النظام الشمسي. ويمتد هذا القرص على مسافة من 30 إلى 50 وحدة فلكية (1 وحدة فلكية = 150 مليون كيلومتر) من الشمس. تم تأكيد وجودها بشكل موثوق منذ وقت ليس ببعيد، واليوم يعد بحثها اتجاهًا جديدًا في علم الكواكب. سمي حزام كويبر على اسم عالم الفلك جيرارد كويبر، الذي تنبأ بوجوده في عام 1951. من المفترض أن تكون معظم أجسام حزام كويبر عبارة عن جليد مع شوائب صغيرة من المواد العضوية، أي أنها قريبة من مادة المذنبات.

وفي عام 1992، اكتشف علماء الفلك بقعة حمراء على مسافة 42 وحدة فلكية. من الشمس - أول كائن مسجل حزام كويبرأو جسم ما بعد نبتون. ومنذ ذلك الحين تم اكتشاف أكثر من ألف منها.

تنقسم كائنات حزام كويبر إلى ثلاث فئات. الأجسام الكلاسيكية لها مدارات دائرية تقريبًا مع ميل طفيف ولا علاقة لها بحركة الكواكب. وأشهر الكواكب الصغيرة هي بشكل رئيسي من هذه الكواكب.

تشكل الأجسام الرنانة رنينًا مداريًا مع نبتون 1:2، 2:3، 2:5، 3:4، 3:5، 4:5 أو 4:7. تسمى الكائنات ذات الرنين 2:3 بلوتينوس تكريمًا لممثلها اللامع، بلوتو.

عالم الفلك جيرارد كويبر، والذي سمي باسمه حزام كويبر

تمتلك الأجسام المتناثرة انحرافًا مداريًا كبيرًا ويمكنها الابتعاد عن الشمس بعدة مئات من الوحدات الفلكية عند الأوج. ويعتقد أن مثل هذه الأجسام كانت قريبة جدًا من نبتون، الذي أدى تأثير جاذبيته إلى تمديد مداراته. والمثال الرئيسي لهذه المجموعة هو سيدنا.

شارك الاتحاد الفلكي الدولي (IAU - الاتحاد الفلكي الدولي) في تسمية الكواكب والأقمار الصناعية منذ عام 1919. تؤثر قرارات هذه المنظمة على عمل جميع علماء الفلك المحترفين. ومع ذلك، في بعض الأحيان يقدم الاتحاد الفلكي الدولي توصيات بشأن القضايا الفلكية التي تهم عامة الناس. وكانت إحدى هذه التوصيات إعادة تصنيف بلوتو ككوكب قزم. ويُصنف الآن على أنه جسم ما بعد نبتون، وهو ثاني أكبرها وأكثرها شهرة.

أحد أكبر أجسام حزام كويبر هو 2002 LM60، ويسمى أيضًا Quaoar. يأتي اسم Quaoar من أساطير شعب تونغفا، الذي عاش ذات يوم في ما يعرف الآن بلوس أنجلوس، ويدل على قوة إبداعية عظيمة.

مدارات Quaoar يبلغ قطرها حوالي 42 وحدة فلكية. مع فترة 288 سنة. تم تصويره لأول مرة في عام 1980، ولكن تم تصنيفه على أنه جسم عابر لنبتون فقط في عام 2002 من قبل علماء الفلك مايك براون وزملائه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك) في كاليفورنيا.

يبلغ قطر كواوار حوالي 1250 كيلومترًا، وهو تقريبًا نفس قطر تشارون، الذي يشكل نظامًا ثنائيًا مع بلوتو. لقد كان أكبر جسم في حزام كويبر منذ اكتشاف بلوتو في عام 1930 وشارون في عام 1978. وهو ضخم حقًا: حجمه يعادل تقريبًا الحجم الإجمالي لـ 50000 كويكب.

تم اكتشافه في عام 2004، 2004 DW، المعروف باسم Orcus، أو Orcus، تبين أنه أكبر - يبلغ قطره 1520 كم. ويبلغ نصف قطر مداره حوالي 45 وحدة فلكية.
تم اكتشاف جسم آخر في حزام كويبر عام 2005 FY9، والذي يحمل الاسم الرمزي "Easterbunny"، في 31 مايو 2005 من قبل نفس فريق مايك براون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك). تم الإعلان عن اكتشافه في 29 يوليو، إلى جانب الإعلان عن جسمين آخرين عابرين لنبتون: 2003 EL61 و2003 UB313، المعروف أيضًا باسم إيريس.

2005 FY9 هو الاسم الرسمي الوحيد للمنشأة حتى الآن. اكتشفه تلسكوب سبيتزر الفضائي، ولا يزال لغزا. ويتراوح قطره بين 50 و75% من قطر بلوتو.

2003 EL61، الذي ليس له اسم رسمي بعد، هو بنفس الحجم تقريبًا ولكنه أكثر سطوعًا، مما يجعله واحدًا من أشهر الأجسام العابرة لنبتون.

2003 EL61، مثل بلوتو، لديه فترة مدارية تبلغ 308 سنوات، لكن مداره لديه انحراف أكبر. نظرًا للانعكاس العالي لـ 2003 EL61، فهو ثالث ألمع جسم في حزام كويبر بعد بلوتو و2005 FY9. إنه شديد السطوع لدرجة أنه يمكن رؤيته أحيانًا بتلسكوبات الهواة القوية، على الرغم من أن كتلته تبلغ 32٪ فقط من كتلة بلوتو. 2003 EL61 هو نوع من كائن حزام كويبر المنتشر.

ومن المثير للاهتمام أن 2003 EL61 لديه قمرين صناعيين. على الرغم من أن العلماء هادئون بالفعل بشأن حقيقة أن معظم أجسام حزام كويبر قد تكون أنظمة كوكبية معقدة.

تم تصنيف إيريس في البداية ككوكب ثم انتقل مع بلوتو إلى مجموعة الأجسام العابرة للنبتون، ويعتبر اليوم كوكبًا صغيرًا وهو أكبر جسم في حزام كويبر.

ويبلغ قطر إيريس 2400 كيلومتر، وهو أكبر بنسبة 6% من قطر بلوتو. تم تحديد كتلته بفضل قمره الصناعي الصغير Dysnomia، الذي يبلغ دوره المداري 16 يومًا. ومن المثير للاهتمام أن المكتشفين خططوا في البداية لتسمية الكوكب القزم وقمره الصناعي زينا وغابرييل تكريما لبطلات المسلسل الشهير.

وفي مارس 2004، أعلن فريق من علماء الفلك اكتشاف كوكب صغير يدور حول الشمس على مسافة كبيرة جداً، حيث يكون الإشعاع الشمسي منخفضاً للغاية. اكتشفه مايك براون بالتعاون مع الدكتور تشاد تروجيلو من مرصد جيميني في هاواي، والدكتور ديفيد رابينويتز من جامعة ييل، في عام 2003. تم تسمية الكوكب الصغير المكتشف رسميًا باسم 2003 VB12، ولكنه معروف باسم سيدنا، إلهة الإسكيمو التي تعيش في أعماق المحيط المتجمد الشمالي.

تبلغ الفترة المدارية لسيدنا 10500 سنة، ويبلغ قطره أكثر بقليل من ربع قطر بلوتو. مداره مستطيل، وفي أبعد نقطة له يبعد عن الشمس 900 وحدة فلكية. (للمقارنة، يبلغ نصف قطر مدار بلوتو 38 وحدة فلكية). صنفه مكتشفو سيدنا على أنه جسم في سحابة أورت الداخلية لأنه لا يقترب من الشمس أبدًا على مسافة أقرب من 76 وحدة فلكية. ومع ذلك، لا يمكن اعتبار سيدنا كائنًا كلاسيكيًا في منطقة أورت، لأنه على الرغم من مداره الطويل بشكل استثنائي، فإن حركته تتحدد بواسطة الشمس وأجسام النظام الشمسي، وليس من خلال الاضطرابات العشوائية من الخارج. سيدنا نفسه غير عادي، لأنه كان من الغريب اكتشاف مثل هذا الجسم الكبير في المساحة الفارغة الممتدة بين حزام كويبر وسحابة أورت. ومن الممكن أن تمتد سحابة أورت إلى داخل النظام الشمسي أكثر مما كان يُعتقد سابقًا.

اليوم، يعتبر سيدنا أحد الأجسام المنتشرة في حزام كويبر، والذي يتضمن أيضًا 1995 TL8، 2000 YW134 و2000 CR105. 2000 CR105، الذي تم اكتشافه قبل ثماني سنوات، فريد من نوعه بسبب مداره الطويل للغاية، مع محور شبه رئيسي يبلغ حوالي 400 وحدة فلكية.

ميزة أخرى لـ Sedna هي لونها المحمر. فقط المريخ أكثر احمرارا منه. ودرجة الحرارة على سطح الكوكب الصغير المذهل لا تتجاوز -240 درجة مئوية. وهذا صغير جدًا ومن المستحيل قياس حرارة الكوكب مباشرة (الأشعة تحت الحمراء)، لذلك يتم استخدام البيانات من العديد من المصادر المتاحة.

وينطبق الشيء نفسه على الأجسام الأخرى في حزام كويبر. علاوة على ذلك، فإن قياس قطر هذه الأجسام أمر صعب للغاية. عادة، يتم تحديد حجمها من خلال سطوعها، والذي يعتمد على مساحة السطح. ومن المفترض أن بياض كوكب صغير يساوي بياض المذنبات، أي حوالي 4٪. ورغم أن البيانات الحديثة تشير إلى أنها قد تصل إلى 12%، إلا أن أجسام حزام كويبر قد يتبين أنها أصغر بكثير مما كان يعتقد سابقا.

على وجه الخصوص، الكائن 2003 EL61، وهو عاكس للغاية، مثير للاهتمام. وتم اكتشاف خمس جثث أخرى مماثلة في نفس المدار تقريبًا. والغريب في الأمر أن الكواكب الصغيرة ليست ضخمة بما يكفي لاستيعاب غلاف جوي يمكن أن يتبلور ويغطي السطح.
في 13 ديسمبر 2005، تم اكتشاف كوكب صغير، 2004 XR 190، وتم تسميته بافي. ويبلغ قطر بافي حوالي 500-1000 كيلومتر، وهو ليس رقما قياسيا بالنسبة للكواكب الصغيرة. شيء آخر مثير للدهشة: على عكس الأجسام المتناثرة في حزام كويبر، والتي لها مدار طويل، فإن 2004 XR 190 له مدار دائري تقريبًا (الحضيض الشمسي على مسافة 52 وحدة فلكية من الشمس، والأوج على مسافة 62 وحدة فلكية)، ويميل بزاوية. 47 درجة إلى مستوى مسير الشمس. ولا يزال سبب ظهور مثل هذا المسار غير واضح لعلماء الفلك.

ولا يزال هناك رأي بين بعض علماء الفلك مفاده أنه يوجد داخل حزام كويبر جسم ضخم معين، بحجم بلوتو على الأقل. وبالعودة إلى النصف الأول من القرن الماضي، توقع العلماء وجود نبتون بناءً على الاضطرابات التي أحدثها على أورانوس. وفي وقت لاحق، حاول عالم الفلك الأمريكي بيرسيفال لويل اكتشاف كوكب وراء نبتون يمكن أن يشوه مساره. وبالفعل، تم اكتشاف بلوتو في عام 1930. صحيح أنه أصبح من الواضح على الفور أن كتلته صغيرة جدًا (0.002 من كتلة الأرض) بحيث لا يمكنها تعطيل حركة نبتون الضخم بشكل كبير. ولذلك ظلت الشكوك قائمة في أن الكوكب الغامض “X” ليس بلوتو، بل هو كوكب صغير أكبر لم يتم اكتشافه بعد. وتبين بعد ذلك أن الانحرافات في حركة بلوتو لم تكن سوى خطأ في القياس.

بالطبع، من الناحية النظرية، يمكن أن يوجد الكوكب X إذا كان صغيرًا وبعيدًا بما يكفي ليكون له تأثير ملحوظ على مسار بلوتو.

لكن أقرب جسم لنا في حزام كويبر قد يكون قمر زحل فيبي. وهو يدور حول الكوكب في الاتجاه المعاكس، مما يشير إلى أن فيبي لم تتشكل في قرص الكواكب الأولية لزحل، بل في مكان آخر وتم الاستيلاء عليها لاحقًا.

قمر زحل فيبي

من الممكن أن تكون قد تشكلت في مدار مركزه الشمس بالقرب من زحل من الحطام الذي شكل قلبه. وفقًا لسيناريو محتمل آخر، كان من الممكن أن يتم القبض على فيبي من منطقة أبعد بكثير. على سبيل المثال، من حزام كويبر. تبلغ كثافة القمر 1.6 جم/سم3، لذا لا يمكن القول هل هو أقرب إلى بلوتو الذي تبلغ كثافته 1.9 جم/سم3، أو أقمار زحل التي يبلغ متوسط ​​كثافته حوالي 1.3 جم/سم3. ومع ذلك، فإن مثل هذا المؤشر لا يمكن الاعتماد عليه للغاية. ولذلك، لا تزال هذه القضية مثيرة للجدل إلى حد كبير.

يوجد خلف حزام كويبر تشكيل عالمي آخر - سحابة أورت. تم اقتراح فكرة مثل هذه السحابة لأول مرة من قبل عالم الفلك الإستوني إرنست إيبيك في عام 1932، ثم تم تطويرها نظريًا من قبل عالم الفيزياء الفلكية الهولندي جان أورت في الخمسينيات من القرن الماضي، والذي سُميت السحابة باسمه. وقد اقترح أن المذنبات تأتي من قشرة كروية ممتدة، تتكون من أجسام جليدية، على أطراف النظام الشمسي. يُطلق على هذا السرب الضخم من الأجسام اليوم اسم سحابة أورت. يمتد على كرة يبلغ نصف قطرها من 5000 إلى 100000 وحدة فلكية.

يتكون من مليارات الأجسام الجليدية. في بعض الأحيان، تعطل النجوم العابرة مدار أحد الأجسام، مما يؤدي إلى انتقاله إلى النظام الشمسي الداخلي مثل مذنب طويل الأمد. هذه المذنبات لها مدار كبير جدًا وممدود، وكقاعدة عامة، يتم ملاحظتها مرة واحدة فقط. أحد الأمثلة على المذنبات طويلة الأمد هي المذنبات هالي وسويفت تاتل. وفي المقابل فإن المذنبات قصيرة الدورة والتي تقل دورتها المدارية عن 200 سنة، تتحرك في مستوى الكواكب وتأتي إلينا من حزام كويبر.

يُعتقد أن سحابة أورت هي الأكثر كثافة في مستوى مسير الشمس، حيث تحتوي على ما يقرب من سدس جميع الكائنات التي تشكل سحابة أورت. درجة الحرارة هنا لا تزيد عن 4K، وهي قريبة من الصفر المطلق. لم تعد المساحة الواقعة خلف سحابة أورت تنتمي إلى النظام الشمسي، وكذلك المناطق الحدودية لسحابة أورت.

كانت الصورة التي رسمها ج. جامو ملونة ومليئة بالدراما الداخلية ومقنعة للغاية. ولكن، للأسف، لم تكن وصفاته الكونية قادرة على تلبية جميع طلبات المتخصصين. لا، لا، وظهرت سحابة داكنة في الأفق الفلكي. الميزة "المرصودة حديثًا" للنظام الشمسي لا تتناسب دائمًا مع المخطط النظري المقترح. لذلك، حتى في فرضية K. Weizsäcker، لم يكن من الممكن شرح أصل المذنبات. إن تنوعهم لم يكن مناسبًا لـ "آلية" واحدة للتعليم. ربما هؤلاء غرباء طاروا إلينا بطريق الخطأ من "المجالات الجبلية"؟

إن الرحالة السماويين، الذين كانوا مرهوبين للغاية في القرون الماضية والذين حصلوا في السبعينيات على الاسم الازدراء "العدم المرئي"، قد تفككوا بشكل مدهش إلى فترات قصيرة وطويلة. الأول لم يشكل أي لغز، حيث تم تجميع الأوج بالقرب من الكواكب العملاقة. وكان من المناسب ربط أصلهم بهذه الكواكب. لكن المجموعة الثانية...

قام مدير مرصد ليدن البروفيسور ج. أورت (بالمناسبة، عضو أجنبي في أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية منذ عام 1966) بجمع كمية هائلة من المعلومات عن المذنبات طويلة الأمد. وقام بتدوين قيم المحاور شبه الكبرى لمداراتها ووجد أن معظمها تبلغ قيمته حوالي 150 ألف وحدة فلكية. ربما، بعد كل شيء، يتم توفير المذنبات "الغريبة" من الفضاء بين النجوم؟

لا، كان أورت مقتنعًا بأنهم أعضاء في العائلة الشمسية، يسافرون مع نجمنا عبر الكون. ما هي 150 ألف وحدة فلكية إذن؟ ويحيي جيه أورت الفكرة القديمة التي عبر عنها عالم الفلك الإيطالي د. شياباريلي في القرن التاسع عشر حول سحابة من المذنبات تحيط بالنظام الشمسي. ويضعها في شكل رياضي أنيق، مجادلًا بأن 150 ألف وحدة فلكية ليست أكثر من مسافة حرجة. تذكر مجال هيل. إذا تجاوز المحور الرئيسي لمدار المذنب هذا الحد، فإن القوة الرئيسية المزعجة لن تكون الشمس، بل النجوم. يمكن أن يكون تأثيرهم كبيرًا جدًا لدرجة أنه قادر تمامًا على إبعاد المتجولين البعيدين عن النظام الشمسي. تؤثر النجوم أيضًا على حقيقة أن المذنبات البعيدة تدريجيًا، وتغير مداراتها، تنتقل إلى المنطقة القريبة وتصبح مرئية من الأرض.

أوضحت فرضية أورت العديد من سمات عائلة المذنبات. علاوة على ذلك، تزامنت نتائج استنتاجاته النظرية مع حسابات المراقبين.

اعتبر J. Oort أن مصدر تكوين المذنبات هو انفجار محتمل لجسم يشبه الكوكب، وكان مداره يقع بين كوكب المشتري والمشتري. تلقت بعض الشظايا مدارات دائرية تقريبًا، وفقدت الغاز الذي كانت تمتلكه في الأصل تحت تأثير الأشعة الشمسية، وأصبحت كواكب صغيرة ونيازك عادية. أما الآخرون الذين تلقوا مدارات إهليلجية فقد تعرضوا لاضطرابات من العديد من الكواكب. وينبغي أن يكون هناك الكثير منها متبقية، حتى لو افترضنا أن معظمها قد فقد في الفضاء، وهو ما يكفي لتشكيل السحابة الخارجية للمذنبات. يمكن أن تحتفظ هذه الشظايا بالجليد والأمونيا والميثان، لأنه في مثل هذه المسافات الكبيرة (حوالي 100 ألف وحدة فلكية) يكون ضوء الشمس أضعف بعدة مرات من ضوء الأرض. وأشعتها غير قادرة على إحداث تغييرات لا رجعة فيها في تكوين المذنب.

ربما تكون فرضية أورت قد ربطت الأمور لأول مرة بشكل أو بآخر بشأن مسألة أصل المذنبات ووجدت مكانًا لها في نشأة الكون العامة للنظام الشمسي.