รอบนอกลึกลับของระบบสุริยะ

บริเวณรอบนอกของระบบสุริยะของเราสามารถเปรียบได้กับมหาสมุทรของโลก เช่นเดียวกับที่พวกเขา (ในระดับจักรวาล) เกือบจะอยู่ที่ปลายนิ้วของเรา แต่เป็นการยากที่เราจะตรวจสอบอย่างละเอียด เรารู้จักพื้นที่ห่างไกลอื่นๆ ของอวกาศดีกว่าบริเวณแถบไคเปอร์ที่อยู่นอกวงโคจรของดาวเนปจูนและเมฆออร์ตเกินกว่า (1)

โพรบ เปิดโลกทัศน์ใหม่ มันอยู่กึ่งกลางระหว่างดาวพลูโตกับเป้าหมายการสำรวจถัดไป วัตถุ ปี 2014₆₉ w สายพานไคเปอร์. นี่คือบริเวณที่อยู่นอกวงโคจรของดาวเนปจูน เริ่มต้นที่ 30 AU e. (หรือ ก. ซึ่งก็คือระยะทางเฉลี่ยของโลกจากดวงอาทิตย์) และสิ้นสุดที่ประมาณ 100 ก. ง. จากดวงอาทิตย์

1. แถบไคเปอร์และเมฆออร์ต

เครื่องบินไร้คนขับของ New Horizons ซึ่งถ่ายภาพประวัติศาสตร์ของดาวพลูโตในปี 2015 นั้นอยู่ห่างจากมันไปแล้วกว่า 782 ล้านกม. เมื่อถึง MU₆₉ (2) จะติดตั้งตามที่กำหนด อลัน สเติร์นหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของภารกิจ บันทึกการสำรวจสันติภาพที่ไกลที่สุดในประวัติศาสตร์อารยธรรมมนุษย์

Planetoid MU₆₉ เป็นวัตถุในแถบไคเปอร์ทั่วไป หมายความว่าวงโคจรของมันเกือบจะเป็นวงกลมและไม่คงอยู่ในการสั่นพ้องของวงโคจรกับดาวเนปจูนในวงโคจรของมัน วัตถุถูกค้นพบโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในเดือนมิถุนายน 2014 และได้รับเลือกให้เป็นหนึ่งในเป้าหมายต่อไปสำหรับภารกิจ New Horizons ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่า MU₆₉ เส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 45 กม. อย่างไรก็ตาม ภารกิจที่สำคัญกว่าของยานอวกาศคือการศึกษาแถบไคเปอร์อย่างละเอียดมากขึ้น นักวิจัยของ NASA ต้องการตรวจสอบวัตถุมากกว่า XNUMX ชิ้นในพื้นที่

2. เส้นทางการบินของยานสำรวจนิวฮอริซอนส์

15 ปีแห่งการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

เร็วที่สุดเท่าที่ 1951 เจอราร์ด ไคเปอร์ซึ่งมีชื่อเป็นเขตแดนใกล้ของระบบสุริยะ (ซึ่งต่อไปนี้จะเรียกว่า เมฆออร์ต) เขาคาดการณ์ว่าดาวเคราะห์น้อยยังโคจรอยู่นอกวงโคจรของดาวเคราะห์ชั้นนอกสุดในระบบของเรา เช่น ดาวเนปจูน และดาวพลูโตที่อยู่ด้านหลัง คนแรกชื่อ 1992 KV1อย่างไรก็ตาม มันถูกค้นพบในปี 1992 เท่านั้น ขนาดปกติของดาวเคราะห์แคระและดาวเคราะห์น้อยแถบไคเปอร์ไม่เกินสองสามร้อยกิโลเมตร คาดว่าจำนวนวัตถุในแถบไคเปอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 100 กม. จะสูงถึงหลายแสนชิ้น

เมฆออร์ต ซึ่งขยายออกไปเหนือแถบไคเปอร์ ก่อตัวเมื่อหลายพันล้านปีก่อนเมื่อเมฆก๊าซและฝุ่นที่ยุบตัวก่อตัวเป็นดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ ส่วนที่เหลือของสสารที่ไม่ได้ใช้นั้นถูกโยนไปไกลเกินกว่าวงโคจรของดาวเคราะห์ที่ห่างไกลที่สุด เมฆสามารถประกอบขึ้นจากวัตถุเล็กๆ นับพันล้านชิ้นที่กระจัดกระจายอยู่รอบดวงอาทิตย์ รัศมีของมันสูงถึงหน่วยดาราศาสตร์หลายแสนหน่วย และมวลรวมของมันอาจมีประมาณ 10-40 เท่าของมวลโลก นักดาราศาสตร์ชาวดัตช์ทำนายการมีอยู่ของเมฆสสารดังกล่าวในปี 1950 Jan H. Oort. มีข้อสงสัยว่าเอฟเฟกต์แรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ใกล้เคียงเป็นครั้งคราวจะผลักวัตถุแต่ละชิ้นของเมฆออร์ตเข้ามาในภูมิภาคของเรา ทำให้เกิดดาวหางที่มีอายุยืนยาวจากพวกมัน

สิบห้าปีที่แล้ว ในเดือนกันยายน 2002 วัตถุที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะนับตั้งแต่มีการค้นพบดาวพลูโตในปี 1930 ถูกค้นพบ นำไปสู่ยุคใหม่แห่งการค้นพบและการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของภาพรอบนอกของระบบสุริยะ ปรากฎว่าวัตถุที่ไม่รู้จักหมุนรอบดวงอาทิตย์ทุกๆ 288 ปีที่ระยะทาง 6 พันล้านกม. ซึ่งมากกว่าสี่สิบเท่าของระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ (ดาวพลูโตและเนปจูนอยู่ห่างออกไปเพียง 4,5 พันล้านกม.) นักดาราศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (California Institute of Technology) ได้ตั้งชื่อมันว่า กัวอารา. จากการคำนวณเบื้องต้น ควรมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1250 กม. ซึ่งมากกว่าครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวพลูโต (2300 กม.) ธนบัตรใหม่ได้เปลี่ยนขนาดนี้เป็น 844,4 กม..

ในเดือนพฤศจิกายน 2003 วัตถุถูกค้นพบ 2003 WB 12, ตั้งชื่อภายหลัง Dotในนามของเทพธิดาเอสกิโมที่รับผิดชอบในการสร้างสัตว์ทะเล สาระสำคัญอย่างเป็นทางการไม่ได้เป็นของแถบไคเปอร์ แต่ คลาส ETNO - นั่นคือบางสิ่งระหว่างแถบไคเปอร์กับเมฆออร์ต ตั้งแต่นั้นมาความรู้ของเราเกี่ยวกับพื้นที่นี้ก็เริ่มเพิ่มขึ้นพร้อมกับการค้นพบวัตถุอื่น ๆ ซึ่งเราสามารถตั้งชื่อได้เช่น Makemake, เฮาเม หรือ Eris. ในเวลาเดียวกัน คำถามใหม่ก็เริ่มเกิดขึ้น แม้กระทั่งยศดาวพลูโต ในท้ายที่สุด อย่างที่คุณรู้ เขาถูกกีดกันจากกลุ่มดาวเคราะห์ชั้นยอด

นักดาราศาสตร์ยังคงค้นพบวัตถุแนวใหม่ (3). หนึ่งในใหม่ล่าสุดคือ ดาวเคราะห์แคระ Dee Dee. อยู่ห่างจากโลก 137 พันล้านกม. มันโคจรรอบดวงอาทิตย์ใน 1100 ปี อุณหภูมิบนพื้นผิวถึง -243°C มันถูกค้นพบด้วยกล้องโทรทรรศน์ ALMA ชื่อย่อมาจาก "Distant Dwarf"

3. วัตถุทรานส์เนปจูน

ภัยผี

ในต้นปี 2016 เรารายงานกับ MT ว่าเราได้รับหลักฐานตามสถานการณ์สำหรับการมีอยู่ของดาวเคราะห์ดวงที่เก้าที่ยังไม่เป็นที่รู้จักในระบบสุริยะ (4). ต่อมา นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยลุนด์แห่งสวีเดนกล่าวว่ามันไม่ได้ก่อตัวขึ้นในระบบสุริยะ แต่เป็นดาวเคราะห์นอกระบบที่ดวงอาทิตย์จับไว้ การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ อเล็กซานดรา มุสติลลา และเพื่อนร่วมงานของเขาแนะนำว่าดวงอาทิตย์หนุ่ม "ขโมย" มันมาจากดาวดวงอื่น สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นได้เมื่อดาวทั้งสองดวงเข้าหากัน จากนั้นดาวเคราะห์ดวงที่เก้าก็ถูกดาวเคราะห์ดวงอื่นโยนออกจากวงโคจรและได้รับวงโคจรใหม่ซึ่งห่างไกลจากดาวฤกษ์แม่ของมันมาก ต่อมา ดาวทั้งสองดวงอยู่ห่างกันอีกครั้ง แต่วัตถุยังคงโคจรรอบดวงอาทิตย์

นักวิทยาศาสตร์จากหอดูดาวลุนด์เชื่อว่าสมมติฐานของพวกเขาเป็นไปได้มากที่สุด เพราะไม่มีคำอธิบายใดที่ดีไปกว่าสิ่งที่เกิดขึ้น รวมทั้งความผิดปกติในวงโคจรของวัตถุที่หมุนรอบแถบไคเปอร์ ที่ไหนสักแห่งที่นั่น มีดาวเคราะห์สมมุติลึกลับซ่อนตัวจากดวงตาของเรา

พูดเสียงดัง คอนสแตนติน่า บาติจิน่า i ไมค์ บราวน์ จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย ซึ่งประกาศเมื่อเดือนมกราคม 2016 ว่าพวกเขาได้พบดาวเคราะห์ดวงอื่นที่อยู่ไกลจากวงโคจรของดาวพลูโต ทำให้นักวิทยาศาสตร์พูดถึงมันราวกับว่าพวกเขารู้อยู่แล้วว่าวัตถุท้องฟ้าขนาดใหญ่อีกดวงหนึ่งกำลังโคจรอยู่ที่บริเวณรอบนอกของระบบสุริยะ . . มันจะเล็กกว่าดาวเนปจูนเล็กน้อย และจะโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรีอย่างน้อย 15 20-4,5 ปี. Batygin และ Brown อ้างว่าดาวเคราะห์ดวงนี้ถูกขับออกนอกระบบสุริยะซึ่งอาจเป็นช่วงแรกของการพัฒนาเมื่อประมาณ XNUMX พันล้านปีก่อน

ทีมของบราวน์ได้หยิบยกประเด็นปัญหาในการอธิบายการมีอยู่ของสิ่งที่เรียกว่า หน้าผาไคเปอร์นั่นคือช่องว่างชนิดหนึ่งในแถบดาวเคราะห์น้อยทรานส์เนปจูน สิ่งนี้อธิบายได้ง่ายจากแรงโน้มถ่วงของวัตถุขนาดใหญ่ที่ไม่รู้จัก นักวิทยาศาสตร์ยังชี้ให้เห็นถึงสถิติปกติที่ว่าสำหรับชิ้นส่วนหินหลายพันชิ้นในเมฆออร์ตและแถบไคเปอร์ น่าจะมีดาวเคราะห์น้อยหลายร้อยดวงที่มีความยาวหลายกิโลเมตร และอาจมีดาวเคราะห์หลักอย่างน้อยหนึ่งดวง

4. หนึ่งในภาพจินตนาการเกี่ยวกับ Planet X

ในช่วงต้นปี 2015 NASA ได้เผยแพร่การสังเกตการณ์จาก Wide-Field Infrared Survey Explorer - WISE พวกเขาแสดงให้เห็นว่าในอวกาศที่ระยะทางมากกว่าดวงอาทิตย์ถึงโลกถึง 10 เท่า เป็นไปไม่ได้ที่จะพบ Planet X อย่างไรก็ตาม WISE สามารถตรวจจับวัตถุที่มีขนาดใหญ่เท่ากับดาวเสาร์ได้ดังนั้นจึงเป็นท้องฟ้า ร่างกายขนาดเท่าดาวเนปจูนสามารถหลบหนีความสนใจได้ ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงทำการค้นหาต่อไปด้วยกล้องโทรทรรศน์ Keck ขนาด XNUMX เมตรในฮาวาย จนถึงตอนนี้ไม่มีประโยชน์

เป็นไปไม่ได้ที่จะไม่พูดถึงแนวคิดของการสังเกตดาว "โชคร้าย" ลึกลับคือดาวแคระน้ำตาล - ซึ่งจะทำให้ระบบสุริยะเป็นระบบเลขฐานสอง ประมาณครึ่งหนึ่งของดวงดาวที่มองเห็นได้บนท้องฟ้าเป็นระบบที่ประกอบด้วยองค์ประกอบตั้งแต่สองส่วนขึ้นไป ระบบดาวคู่ของเราอาจก่อตัวเป็นดาวแคระเหลือง (ดวงอาทิตย์) พร้อมกับดาวแคระน้ำตาลที่เล็กกว่าและเย็นกว่ามาก อย่างไรก็ตาม สมมติฐานนี้ดูเหมือนจะไม่น่าเป็นไปได้ในปัจจุบัน แม้ว่าอุณหภูมิพื้นผิวของดาวแคระน้ำตาลจะมีเพียงไม่กี่ร้อยองศา แต่อุปกรณ์ของเราก็ยังสามารถตรวจจับได้ หอดูดาวเจมิไน กล้องโทรทรรศน์สปิตเซอร์ และ WISE ได้สร้างวัตถุดังกล่าวมากกว่าสิบชิ้นในระยะทางไม่เกินหนึ่งร้อยปีแสง ดังนั้นหากดาวเทียมของดวงอาทิตย์อยู่จริง ณ ที่ใดที่หนึ่ง เราน่าจะสังเกตเห็นมันนานแล้ว

หรืออาจจะเป็นดาวเคราะห์ แต่มันไม่มีอยู่แล้ว? นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันที่สถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้ในโบลเดอร์ โคโลราโด (SwRI) เดวิด เนสวอร์นี่ในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science ได้พิสูจน์ให้เห็นถึงการมีอยู่ของอัณฑะที่เรียกว่าแถบไคเปอร์ รอยเท้าของก๊าซยักษ์ตัวที่ห้าซึ่งอยู่ที่จุดเริ่มต้นของการก่อตัวของระบบสุริยะ การปรากฏตัวของน้ำแข็งหลายชิ้นในบริเวณนี้จะบ่งบอกถึงการมีอยู่ของดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวเนปจูน

นักวิทยาศาสตร์อ้างถึงแกนกลางของแถบไคเปอร์ว่าเป็นชุดของวัตถุทรานส์เนปจูนนับพันที่มีวงโคจรใกล้เคียงกัน Nesvorny ใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อสร้างแบบจำลองการเคลื่อนไหวของ "แกนกลาง" นี้ในช่วง 4 พันล้านปีที่ผ่านมา ในงานของเขา เขาใช้สิ่งที่เรียกว่า Nice Model ซึ่งอธิบายหลักการของการอพยพของดาวเคราะห์ในระหว่างการก่อตัวของระบบสุริยะ

ในระหว่างการอพยพ ดาวเนปจูนซึ่งอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 4,2 พันล้านกม. เคลื่อนตัวไป 7,5 ล้านกม. นักดาราศาสตร์ไม่ทราบว่าเหตุใดจึงเกิดขึ้น อิทธิพลโน้มถ่วงของก๊าซยักษ์อื่น ๆ โดยเฉพาะดาวยูเรนัสหรือดาวเสาร์ได้รับการแนะนำ แต่ไม่มีใครทราบถึงปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์เหล่านี้ ตามรายงานของ Nesvorny ดาวเนปจูนต้องคงอยู่ในความสัมพันธ์แบบแรงโน้มถ่วงกับดาวเคราะห์น้ำแข็งเพิ่มเติม ซึ่งถูกบังคับให้ออกจากวงโคจรไปยังแถบไคเปอร์ในระหว่างการอพยพ ในระหว่างกระบวนการนี้ ดาวเคราะห์แตกออกจากกันและก่อให้เกิดวัตถุน้ำแข็งขนาดใหญ่หลายพันชิ้น ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อแกนกลางหรือทรานส์เนปจูน

ยานสำรวจของยานโวเอเจอร์และไพโอเนียร์ไม่กี่ปีหลังจากการเปิดตัว กลายเป็นยานภาคพื้นดินลำแรกที่ผ่านวงโคจรของดาวเนปจูน ภารกิจดังกล่าวได้เปิดเผยความร่ำรวยของแถบไคเปอร์ที่อยู่ห่างไกล รื้อฟื้นการอภิปรายมากมายเกี่ยวกับกำเนิดและโครงสร้างของระบบสุริยะที่กลายเป็นเรื่องไกลเกินกว่าที่ใครจะคาดเดาได้ ไม่มียานสำรวจลำใดพุ่งชนดาวเคราะห์ดวงใหม่ แต่ยาน Pioneer 10 และ 11 ที่หลบหนีได้เดินทางในเส้นทางบินที่คาดไม่ถึงซึ่งเคยเห็นในยุค 80 และมีคำถามเกิดขึ้นอีกครั้งเกี่ยวกับแหล่งที่มาของความโน้มถ่วงของความคลาดเคลื่อนที่สังเกตได้ซึ่งอาจซ่อนอยู่ในบริเวณรอบนอก ของระบบสุริยะ...