Soarele este orbitat de opt planete. Ce se află dincolo de ultima dintre ele, de Neptun?

Centura lui Kuiper (KBO) este o regiune aflată la marginea ”înghețată” a Sistemului Solar, dincolo de orbita lui Neptun, numită uneori ”a treia zonă”. Un ținut cu milioane de obiecte mici (sute de mii mai mari de 100 km) care conțin rocă, apă înghețată dar și o varietate de alți compuși precum amoniacul și metanul. Câteva, printre care și Pluto, depășesc 1.000 km.

Regiunea poartă numele astronomului Gerard Peter Kuiper (7 decembrie 1905 – 23 decembrie 1973), care a publicat o lucrare științifică în 1951 în care specula despre obiectele aflate dincolo de Pluto. Astronomul Kenneth Edgeworth (28 februarie 1880 – 10 octombrie 1972) menționase la rândul său aceste obiecte în lucrările publicate în anii 1940, din acest motiv centura se mai numește și Edgeworth-Kuiper. Unii cercetători preferă să o numească Regiunea Trans-Neptuniană iar corpurile din interior, Obiecte Trans-Neptuniene (TNO). Oricare ar fi denumirea, centura ocupă un volum enorm, iar micile lumi din interiorul acesteia au multe de spus despre istoria timpurie a Sistemului solar.

Centura lui Kuiper este una dintre cele mai mari structuri din Sistemul nostru solar, altele fiind Norul Oort, heliosfera și magnetosfera lui Jupiter. Forma sa generală este ca un ”disc umflat” sau o gogoașă. Marginea sa interioară începe pe orbita lui Neptun, la aproximativ 30 de unități astronomice de Soare (1 UA = distanța de la Pământ la Soare). Regiunea interioară, principală, are o lățime de aproximativ 20 UA. Suprapunându-se peste marginea exterioară a părții principale a centurii se află o a doua regiune numită ”disc împrăștiat”, care continuă spre exterior până la aproape 1.000 UA, cu unele corpuri având orbite chiar și mai mari.

Până acum, peste 2.000 de obiecte trans-neptuniene au fost catalogate de către observatori, reprezentând doar o mică parte din numărul aproximat de oamenii de știință. Masa totală a întregului material din centură este estimată a fi aproximativ 10% din masa Pământului, deși se consideră ca există în interiorul acesteia sute de mii de obiecte cu lățimea mai mare de 100 km.

Astronomii sunt de părere că aceste corpuri de gheață din Centura Kuiper sunt rămășițe de la formarea Sistemului solar. Ca și în cazul relației dintre centura principală de asteroizi și planeta Jupiter, în cadul Centurii Kuiper se află o regiune de obiecte care s-ar fi putut reuni pentru a forma o planetă dacă Neptun nu s-ar fi aflat acolo. Gravitația lui Neptun a ”agitat” această regiune a spațiului atât de mult încât elementele mici și înghețate nu au putut să se unească și să formeze un astru. Cantitatea de material din Centura Kuiper de astăzi ar putea fi doar o mică parte din volumul inițial. Potrivit unei teorii bine susținute, poziționarea în schimbare a celor patru planete gazoase gigantice (Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun) ar fi putut duce la pierderea majorității materialului original (cel mai probabil de 7 până la 10 ori masa Pământului).

Ce e Kuiper Belt? (în engleză)


Ideea de bază este că la începutul istoriei Sistemului solar, planetele Uranus și Neptun au fost forțate să se așeze mai departe de Soare din cauza schimbărilor produse în orbitele lui Jupiter și Saturn. Pe măsură ce s-au îndepărtat, au trecut prin discul dens de corpuri mici și înghețate, rămase după formarea planetelor gigantice. Orbita lui Neptun era cea mai îndepărtată, iar gravitația sa a curbat căile nenumăratelor obiecte spre interior spre ceilalți giganți. În cele din urmă, Jupiter a accelerat gravitațional cele mai multe dintre aceste elemente, fie pe orbite îndepărtate (pentru a forma Norul Oort), fie complet în afara Sistemului solar. Pe măsură ce Neptun a aruncat elemente înspre Soare, propria orbită s-a deplasat și mai departe, iar influența sa gravitațională a forțat restul de obiecte să rămână în regiunea în care le regăsim și astăzi.

În prezent, Centura Kuiper se erodează încet. Corpurile de acolo se ciocnesc ocazional, producând obiecte mai mici, fragmentate în urma coliziunii, uneori comete și, de asemenea, și praf care este suflat spre exterior de către vântul solar. Aceste piese pot fi împinse de gravitația lui Neptun pe orbite spre Soare, Jupiter ”îngrădindu-le” și mai mult în bucle scurte, cu perioade de revoluție care durează cel mult 20 de ani, elementele numindu-se comete cu perioada scurtă din ”familia lui Jupiter”. Având în vedere călătoriile lor frecvente în partea interioară a Sistemului solar, majoritatea tind să-și epuizeze gheața volatilă destul de rapid, devenind în cele din urmă comete latente sau moarte, cu activitate mică sau deloc detectabilă. Cercetătorii au descoperit că unii asteroizi din apropierea Pământului sunt de fapt comete ”arse”, iar majoritatea ar fi plecat din Centura Kuiper. Multe dintre aceste corpuri cerești cu coadă se ciocnesc de Soare sau de planete, iar cele care se apropie prea mult de Jupiter tind să fie rupte sau aruncate în întregime în afara Sistemului solar.
Altfel, majoritatea cometelor cu perioade lungi, cu orbite foarte înclinate, provin din Norul Oort.

Primul obiect descoperit din Centura Kuiper a fost Pluto, în anul 1930. Au mai trecut 62 de ani până când a fost descoperit cel de-al doilea. Acest lucru a fost influențat de faptul ca KBO-urile sunt destul de îndepărtate de Pământ și, în general, destul de întunecate. Corpul care poartă numele zeului Hades are mai degrabă o suprafață luminoasă, destul de ”strălucitoare” în comparație cu a altor elemente din zonă, precum și dimensiunea mai mare. Aceste caracteristici l-au făcut pe Pluto să fie mai ușor de detectat cu telescoapele disponibile la începutul secolului al XX-lea. La acea vreme, oamenii de știință nu dezvoltaseră încă idei despre partea exterioară a Sistemului solar, care să sugereze că Pluto ar putea face parte dintr-o structură anume. Așadar, în ciuda orbitei sale ciudat de eliptică și de înclinată, se considera că Pluto e planetă.

Astăzi, Pluto este cunoscut drept ”Regele Centurii Kuiper”, chiar dacă nu are cea mai mare masă din zonă, un alt obiect similar ca mărime, numit Eris, fiind primul în acest clasament. Orbita lui este stabilă și în rezonanță cu cea a lui Neptun, pentru fiecare trei orbite finalizate de vecinul mai mare, Pluto finalizează două. În această situație, planeta pitică nu ajunge niciodată suficient de aproape de Neptun pentru a fi afectat prea mult de gravitația acestuia. De fapt, Pluto se apropie fizic mai mult de Uranus decât de planeta cu care orbitează în rezonanță.

La începutul anilor 1990, oamenii de știință au avut acces la noi instrumente care nu erau disponibile pentru Clyde Tombaugh, cel ce a descoperit Pluto în anii 1930. În 1992, astronomii David Jewitt și Jane Luu au atașat o camera CCD la un telescop mare (2,2 metri) de pe Mauna Kea din Hawaii și au detectat rapid un obiect, care a fost desemnat 1992 QB1 și mai târziu numit Albion. Au urmat în curând multe alte descoperiri, câteva mii de KBO-uri fiind dezvăluite în următorul sfert de secol.

Prima navă spațială care a pătruns în regiunea Centurii Kuiper a fost sonda spațială Pioneer 10 a NASA, trecând dincolo de orbita lui Neptun în 1983. Însă, prima vizită către un obiect din centură a fost realizată în iulie 2015, când nava spațială New Horizons (NASA) a zburat pe lângă Pluto si lunile sale.

La un miliard de mile de Pluto, există un obiect relativ mic sub forma unui om de zăpadă, Arrokoth. Numit inițial MU69, acest element din Centura Kuiper a fost observat pentru prima dată în 2014 de Telescopul Spațial Hubble. Apoi, în 2019, nava spațială New Horizons a zburat în apropiere și a făcut câteva fotografii. Arrokoth este cea mai îndepărtată lume studiată vreodată de aproape. Numele său este un termen nativ american care înseamnă ”cer” în limba powhatan/algonchiană.

Eris este cel mai mare obiect din discul împrăștiat al Centurii Kuiper și este puțin mai mic decât Pluto, fiind, de asemenea, încadrat ca planetă pitică. Este atât de îndepărtat încât durează 557 de ani pentru a face o orbită în jurul Soarelui. Eris are și o lună mică, numită Dysnomia. În plus, pe lângă Pluto și Eris, alte trei planete pitice orbitează Soarele, Quaoar, Makemake și Haumea. Un obiect interesant din Centura Kuiper este Haumea, un corp ca o minge de rugby, de aproximativ 1931 km lungime. Se ”rostogolește” la fiecare câteva ore, iar forma ciudată și rotația sa au fost imprimate de coliziunea cu un obiect, de dimensiuni mult mai mici, impactul ducând la eliberarea unor bucăți mari de gheață. Haumea este orbitată de două luni, Hi’iaka și Namaka.

Doi sateliți ai planetelor gigantice gazoase ar fi potențial obiecte originare din Centura Kuiper, capturate cu mult timp în urmă: cea mai mare lună a lui Neptun, Triton, care a fost vizitată de sonda spațială Voyager 2 a NASA în 1989, și Phoebe, o mică lună exterioară a lui Saturn, care a fost studiată de sonda spațială Cassini a NASA în 2004. De ce se consideră că au fost atrase din exterior? Pentru că ambele corpuri orbitează într-o direcție opusă celorlalte luni și rotației planetelor respective.

În filmulețul de mai jos veți afla 10 lucruri interesante despre Centura Kuiper (în engleză)

Video & Foto: NASA Science (Solar System Exploration), ESA, Space-Facts, ScienceBlogs