Artystyczna wizja pasa Kuipera

W naszym układzie krążą nie tylko planety. Orbity wokół Słońca zatacza także tysiące innych, mniejszych ciał zwanych planetoidami czy też małymi planetkami. Zdecydowana większość z nich krąży pomiędzy Marsem i Jowiszem, ma nieregularny kształt, skromne rozmiary. Największy Ceres ma ponad 900 km średnicy.
W 1951 roku Gerard Kuiper przewidział, że planetoidy krążą również poza orbitą Neptuna i Plutona. Pierwszą z nich nazwaną 1992 QB1, odkryto dopiero w 1992 roku. Są one bardzo ciemne, gdyż odbijają tylko znikomą część padającego na nie promieniowania słonecznego. Typowy rozmiar planetoid z pasa Kuipera nie przekracza kilkuset kilometrów. Do czasu znalezienia Quaoara największa była odkryta przed dwoma laty Waruna (nazwa pochodzi od wedyjskiego boga nieba), której średnicę ocenia się na 900 km. Jak się szacuje, liczba obiektów pasa Kuipera o średnicach przekraczających 100 km sięga kilkuset tysięcy.
We wrześniu 2002 roku odkryto największe ciało w Układzie Słonecznym od czasu znalezienia w 1930 roku Plutona. Krąży daleko za orbitą Plutona, jest znacznie większe od znanych planetoid. Nieznany dotąd obiekt obiega Słońce raz na 288 lat w odległości sześciu miliardów kilometrów, czyli ponad 40 razy większej, niż dzieli Ziemię od Słońca. Pluton i Neptun są oddalone tylko o 4,5 mld km.
Odkrywcy, astronomowie z California Institute of Technology, nadali nowemu obiektowi imię Quaoara, jednego z bogów Indian Tongwa, którzy byli pierwotnymi mieszkańcami Kalifornii i żyli na terenach, na których obecnie leży Los Angeles. Chrzciny były na razie nieformalne - zanim nowa nazwa zostanie oficjalnie uznana, musi ją zaakceptować Międzynarodowa Unia Astronomiczna.

Porównanie rozmiarów Ziemi, Księżyca, Plutona i Quaoara.

Średnica Quaoara mierzy aż 1250 km, czyli więcej niż połowę średnicy Plutona (2300 km). I teraz astronomowie mają kłopot. Czy jego wielkość wystarcza, by zaliczyć nowy obiekt w poczet planet? Czy też uznać, że jest on ledwie jedną z tysięcy planetoid, które krążą poza orbitą Neptuna, choć niewątpliwie największą? Ponieważ w dotychczasowych obserwacjach przejrzano tylko jedną dwudziestą całego nieba, uczeni nie wykluczają, że wkrótce odkryją tam obiekty większe od Plutona.
Astronomowie odkryli Quaoara dzięki obserwacjom wykonywanym 120-cm teleskopem w obserwatorium na Mount Palomar. Obraz nieznanego dotąd obiektu znalazł się na kliszy CCD z 4 czerwca. Szybki przegląd archiwów pozwolił na odnalezienie jego wcześniejszych zdjęć zarejestrowanych w latach 1982, 1996, 2000 i 2001, które wtedy jednak zostały przegapione. Tak duża liczba danych oraz włączenie do dalszych obserwacji Teleskopu Kosmicznego Hubble'a pozwoliły na wyznaczenie rozmiarów i parametrów orbity Quaoara.
W przeciwieństwie do Plutona porusza się on po torze niemal kołowym, w odległości ponad sześciu miliardów kilometrów od Słońca. Kształt orbity sprawia, że trudniej go obserwować niż Plutona, który porusza się po tak wydłużonym torze, że niekiedy zbliża się do Słońca bardziej niż Neptun. W istocie od 1979 do 1999 roku Pluton był raczej ósmą niż dziewiątą planetą naszego Układu. Promienie słoneczne rozmroziły wówczas znajdujące się na jego powierzchni zasoby azotu i metanu, a powstała dzięki temu atmosfera rozpraszała promienie słoneczne i zwiększała obserwowaną jasność planety. Tymczasem Quaoar poruszający się stale w dużej odległości od Słońca jest podobnie jak większość obiektów z pasa Kuipera bardzo ciemny i tylko zaawansowani obserwatorzy mogą ją dostrzec w gwiazdozbiorze Wężownika.

Artystyczny obraz Sedny. W głębi Słońce na tle innych gwiazd.

W listopadzie 2003 roku M. Brown, Ch. Trujllo i D. Rabinowitz korzystając z kalifornijskiego Obserwatorium Mount Palomar odkryli nowy obiekt w Pasie Kuipera. Wyniki zostały potwierdzone przez obserwatoria w Chile, Hiszpanii, Arizonie i na Hawajach i w marcu 2004 roku ogłoszono oficjalne odkrycie. Nazwano go 2003 VB 12 lub bardziej po ludzku - Sedna, od imienia eskimoskiej bogini odpowiedzialnej za stworzenie zwierząt morskich.
Według wstępnych ocen jego średnica wynosi około 1600 km (jest to średnia z wyliczonych wartości zawartych między 1180 km a 2360 km, zależnych od ilości odbijanego przez nowy obiekt światła), czyli dwie trzecie tego, co średnica Plutona, uważanego za największy w Pasie Kuipera obiekt. Jest on sporo większy od wcześniej zaobserwowanej planetoidy nazwanej QUAOAR o średnicy 1250 km.
Pas Kuipera jest to obszar rozciągający się poza orbitą Neptuna w odległości od 30 AU, a kończy się w odległości około 100 AU od Słońca. AU to skrót od nazwy angielskiej Astronomy Unit czyli jednostka astronomiczna i oznacza średnią odległość Ziemi od Słońca.
Poza Pasem Kuipera znajduje się obłok Oorta. Powstał on przed miliardami lat, kiedy z zapadającej się chmury gazu i pyłu tworzyło się Słońce i krążące wokół niego planety. Resztki materii zostały wówczas wyrzucone daleko poza orbity najdalszych planet. Może się on składać z miliardów drobnych ciał rozłożonych wokół Słońca. Promień obłoku Oorta sięga nawet setek tysięcy jednostek astronomicznych, a łączna masa może być około 10-40 razy większa od masy Ziemi. Istnienie takiej chmury materii przewidział w 1950 r.

Orbita Sedny na postawie rysunku Gazety Wyborczej

holenderski astronom Jan H. Oort. Jak się przypuszcza, wpływy grawitacyjne bliskich Słońcu gwiazd co jakiś wpychają pojedyncze obiekty obłoku Oorta w nasz rejon Układu Słonecznego, tworząc z nich długowieczne komety.
Orbita Sedny jest bardzo rozciągniętą elipsą. Peryhelium czyli punkt najbliższy Słońcu leży w odległości 76 AU, natomiast aphelium czyli punkt leżący najdalej od Słońca w odległości około 850 AU. Jest to więc pierwszy wykryty obiekt należący do obłoku Oorta. Obecnie oddalona jest o 90 jednostek astronomicznych od Słońca i przez najbliższe 72 lata Sedna będzie nadal zbliżać się ku Słońcu, by potem zawrócić i oddalać się w przestrzeń kosmiczną. Szacunkowy kres obiegu Sedny wokół Słońca wynosi aż 10500 lat.
Ruch Sedny wokół własnej osi jest bardzo wolny i wynosi ponad 20 dni. Pojawiła się więc hipoteza, że obiekt ten ma swojego satelitę co przedstawiono na artystycznym zdjęciu powyżej. Od razu po zaanonsowaniu odkrycia Sedny astronomowie skierowali na nią Kosmiczny Teleskop Hubble'a (HST). Uzyskano aż 35 nowych obrazów obiektu i na żadnym z nich nie doszukano się śladu naturalnego satelity. Powolna rotacja Sedny jest więc ogromną zagadką.
Doskonała rozdzielczość HST nie pozwoliła na dostrzeżenie tarczy planetoidy, co nakłada górne ograniczenie na jej rozmiary. Obecnie wydaje się więc, że jej średnica jest mniejsza niż 1600 kilometrów.
Brak reakcji teleskopów reagujących na temperaturę świadczy o tym, że na planetoidzie panują prawdziwie arktyczne warunki, a temperatura wynosi około -240°C. Jej powierzchnia to zapewne mieszanina lodu i skał, która choć niezwykle zimna całkiem dobrze odbija promienie słoneczne.

Artystyczny obraz nowego obiektu. W głębi widać Słońce.

W lipcu 2005 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna poinformowała, że odkryto trzy duże ciała należące do pasa Kuipera (pas niewielkich obiektów rozciągający się poza orbitą Neptuna). Planetoidy te uzyskały oznaczenia: 2003 UB313 (nazwany przez odkrywców - Xena), 2005 FY9 (tymczasowa nazwa - Easterbunny czyli po polsku Wielkanocny Zajączek), 2003 EL61 (tymczasowa nazwa - Santa czyli Święty Mikołaj).
Ciała 2003 UB313 i 2005 FY9 zostały odkryte przez astronomów z California Institute of Technology w Pasadenie (ta sama grupa odkryła wcześniej Sednę). Natomiast odkrycie 2003 EL61 to zasługa grupy astronomów z Andaluzji.
W sierpniu 2006 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna, która zajmuje się nadawaniem nazw nowoodkrytym ciałom astronomicznym zdecydowała, że obiekt 2003 UB313 (Xena) będzie nosił imię Eris, greckiej bogini niezgody. Nazwa jest bardzo adekwatna do zamieszania, jakie wprowadziło odkrycie nowego ciała i które spowodowało zmniejszenie liczby planet w naszym Układzie Słonecznym. Unia nie chciała zaaprobować nazwy zaproponowanej przez odkrywców. Odnosiła się ona bowiem do fikcyjnej bohaterki serialu fantasy, a nie do nazwy z mitologii greckiej.
Rozmiar odległego obiektu Pasa Kuipera może być oszacowany dzięki znajomości jego jasności obserwowanej oraz zdolności jego powierzchni do odbijania promieni słonecznych czyli tzw. albedo. Ciała potrafią odbijać od kilku do ponad 90% docierającego do nich promieniowania. Na przykład albedo Plutona wynosi 60% jest więc jednym z większych w Układzie Słonecznym. Typowe albeda ciał z pasa Kuipera wynoszą około kilkunastu procent.
Już wstępne obserwacje Eris (Xeny) pokazywały, że jest ona wyraźnie większa od Plutona. Pierwotnie jednak szacowano, że Xena odbija około 50-60 proc. promieniowania słonecznego i obliczono na tej podstawie, że jej średnica może sięgać nawet 3000 kilometrów. Najnowsze obserwacje wskazują jednak, że nowe ciało odbija znacznie więcej, bo aż 86% promieniowania. Zmiana wartości albedo (stosunku ilości promieniowania odbitego do padającego) Eris (Xeny) oznaczała konieczność zweryfikowania jej rozmiarów. Obecnie wydaje się, że jej średnica wynosi 2400 kilometrów, z błędem około 100 kilometrów. Jak się zatem okazuje, jest ona tylko 5% większa od Plutona. Eris znajduje się w odległości aż 97 AU od Słońca, a jedno jej okrążenie wokół Słońca zajmuje 560 ziemskich lat. Temperatura na powierzchni wynosi -250°C.
10 września 2005 roku korzystając z 10-metrowego teleskopu Kecka wykryto, że Eris (Xena) ma swojego satelitę. Księżyc ten odbija aż 60 mniej światła od Eris, a jego średnicę szacuje się na około 450 km. Tymczasowo uzyskał on nazwę Gabrielle, ale Unia Astronomiczna ochrzciła go - Dysnomia (nazwa pochodzi od imienia córki bogini Eris i oznacza dosłownie "bez porządku"). Wstępnie oszacowano, że okres obiegu Dysnomii wokół Eris wynosi 14 dni. Dokładne wyznaczenie orbity tego ciała zmierzone zostanie w najbliższej przyszłości. Przy znajomości orbity, zastosowanie III prawa Keplera pozwala nam dokładnie określić masę Eris.
Obiekt 2003 EL61 (Santa) wiruje bardzo szybko i ma kształt cygara, którego średnica w dłuższej osi jest zbliżona do średnicy Plutona, jego okres obrotu wokół własnej osi wynosi tylko 4 godziny. Obserwacje wykazały, że Santa ma bardzo mały księżyc (nazwany Rudolfem), który okrąża go co 49 dni
Materiały opracowano na podstawie internetowych informacji zamieszczonych w:
w serwisie naukowym Gazety Wyborczej i serwisie naukowym portalu Onet.

Znalezienie nowych, dużych obiektów, w tym większej Eris spowodowało, że Międzynarodowa Unia Astronomiczna zdegradowała Plutona i wprowadziła inne pojęcie planety. Obecnie więc krąży wokół Słońca tylko osiem planet.

---