Ceinture de Kuiper
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| ‡ Trans-neptunienne planètes naines sont appelé " plutoïdes " |
La ceinture de Kuiper / k aɪ p ər / (Rime avec "Viper"), parfois appelée la ceinture de Kuiper-Edgeworth, est une région du système solaire au-delà des planètes, se étendant de la orbite de Neptune (à 30 UA) à environ 50 UA du Soleil . Elle est similaire à la ceinture d'astéroïdes, mais il est parfois beaucoup plus grandes-20 de large et de 20 à 200 fois plus massives. Comme la ceinture d'astéroïdes, il se compose principalement de petits corps ou restes de la formation du système solaire. Alors que la plupart des astéroïdes se composent principalement de roche et de métal, la plupart des objets de la ceinture de Kuiper sont composées en grande partie de gelée volatils (appelés "glaces"), tels que le méthane , l'ammoniac et l'eau. La ceinture classique abrite au moins trois planètes naines: Pluton , Haumea et Makemake . Certains du système solaire de lunes, comme Neptune 's Triton et Saturn s ' Phoebe, sont également soupçonnés d'avoir son origine dans la région.
Depuis la ceinture a été découvert en 1992, le nombre d'objets de la ceinture de Kuiper connus (KBO) a augmenté de plus d'un millier, et plus de 100 000 KBOs plus de 100 km (62 mi) de diamètre sont soupçonnés d'exister. La ceinture de Kuiper a été initialement pensé pour être le principal dépôt comètes périodiques, ceux qui ont des orbites qui durent moins de 200 ans. Cependant, des études depuis le milieu des années 1990 ont montré que la ceinture classique est dynamiquement stable, et que le véritable lieu d'origine des comètes est le disque épars , une zone dynamique actif créé par le mouvement vers l'extérieur de Neptune il ya 4,5 milliards années; objets de disques dispersés tels que Eris ont très orbites excentriques qui prennent eux aussi loin que 100 UA du Soleil
La ceinture de Kuiper ne doit pas être confondu avec le hypothétique Nuage de Oort, qui est mille fois plus éloigné. Les objets de la ceinture de Kuiper, ainsi que les membres du disque dispersée et de potentiel Hills nuage ou objets du nuage de Oort, sont collectivement appelés objets transneptuniens (TNO).
Pluton est le plus grand membre connu de la ceinture de Kuiper, et le deuxième plus grand connu TNO, après que l'objet-disque dispersés Eris . Initialement considéré comme une planète, le statut de Pluton dans le cadre de la ceinture de Kuiper causé à être reclassé comme un " planète naine "en 2006. Il est de composition similaire à beaucoup d'autres objets de la ceinture de Kuiper, et sa période orbitale est caractéristique d'une classe de KBOs appelés" plutinos »qui part de la même 2: 3 résonance avec Neptune.
Histoire
Depuis la découverte de Pluton, beaucoup ont spéculé qu'il pourrait ne pas être seul. La région maintenant appelée la ceinture de Kuiper avait émis l'hypothèse sous diverses formes depuis des décennies. Ce ne est qu'en 1992 que la première preuve directe de son existence a été trouvé. Le nombre et la variété des spéculations antérieures sur la nature de la ceinture de Kuiper ont un climat d'incertitude quant à savoir qui a le mérite d'abord le proposer.
Hypothèses
La première astronome à suggérer l'existence d'une population trans-neptunienne était Frederick C. Leonard. En 1930, peu de temps après la découverte de Pluton par Clyde Tombaugh, Leonard se est demandé si ce était "peu probable que Pluton, il a mis en lumière le premier d'une série de corps ultra-neptunienne, les membres restants de ce qui attendent encore découverte, mais qui sont destinés éventuellement à être détecté".
En 1943, dans le Journal de la British Astronomical Association, Kenneth Edgeworth émis l'hypothèse que, dans la région au-delà de Neptune , le matériau à l'intérieur de la primordial nébuleuse solaire a été trop espacées pour condenser en planètes, et donc plutôt condensé en une myriade de petits corps. Il en a conclu que «la région extérieure du système solaire, au-delà des orbites des planètes, est occupé par un très grand nombre de relativement petits corps» et que, de temps à autre, l'un d'eux "erre de son propre sphère et apparaît comme un visiteur occasionnel à l'intérieur du système solaire ", devenant une comète .
En 1951, dans un article pour le journal astrophysique, Gerard Kuiper spéculé sur un disque similaire ayant formé au début de l'évolution du système solaire; Toutefois, il ne croyait pas qu'une telle courroie existait encore aujourd'hui. Kuiper opérait sur l'hypothèse commune en son temps, que Pluton était la taille de la Terre, et n'a donc dispersés ces cadavres vers le nuage d'Oort ou hors du système solaire. Étaient l'hypothèse de Kuiper correcte, il n'y aurait pas une ceinture de Kuiper aujourd'hui.
L'hypothèse a pris de nombreuses autres formes dans les décennies suivantes. En 1962, le physicien Al GW Cameron postule l'existence d'une «masse énorme de petit matériel à la périphérie du système solaire", alors que, en 1964, Fred Whipple, qui a popularisé la fameuse « boule de neige sale "hypothèse de la structure cométaire, pensait qu'une« ceinture comète "pourrait être assez massive pour provoquer les écarts présumés dans l'orbite de Uranus qui avait suscité la recherche de Planète X, ou à tout le moins, d'affecter les orbites des comètes connues. Observation, cependant, exclu cette hypothèse.
En 1977, Charles Kowal découvert 2060 Chiron, un planétoïde glacée avec une orbite entre Saturne et Uranus. Il a utilisé un comparateur clin; le même dispositif qui avait permis Clyde Tombaugh pour découvrir Pluton près de 50 ans auparavant. En 1992, un autre objet, 5145 Pholus, a été découvert dans une orbite similaire. Aujourd'hui, toute une population d'organismes de comète, le centaures, est connue pour exister dans la région entre Jupiter et Neptune. Les orbites des centaures sont instables et ont des durées de vie dynamiques de quelques millions d'années. À partir du moment de la découverte de Chiron, les astronomes ont spéculé qu'ils doivent donc être fréquemment remplacés par certains réservoir externe.
Une autre preuve de l'existence de la ceinture est apparu plus tard à partir de l'étude des comètes. Que les comètes ont des durées de vie limitées est connu depuis un certain temps. Comme ils approchent du Soleil, sa chaleur provoque leur surfaces volatiles pour sublimer dans l'espace, les manger peu à peu. Afin d'être toujours visible sur l'âge du système solaire, ils doivent être remplacés fréquemment. Un tel domaine de la reconstitution est le Nuage de Oort, l'essaim sphérique de comètes étendant au-delà de 50 000 UA du Soleil première hypothèse par l'astronome Jan Oort en 1950. Il est considéré comme le point de départ de comètes à longue période , ceux qui, comme Hale-Bopp, avec des orbites durable des milliers d'années.
Il ya cependant une autre population comète, connu sous le nom court période ou comètes périodiques; ceux qui, comme Halley , avec des orbites qui durent moins de 200 ans. Dans les années 1970, le taux de comètes à courte période ont été découverts a été de plus en plus incompatible avec leur ayant émergé uniquement de la Nuage de Oort. Pour un objet en nuage d'Oort pour devenir un comète à courte période, il devra d'abord être capturé par les planètes géantes. En 1980, dans le Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Julio Fernandez a déclaré que pour chaque comète à courte période à envoyer dans le système solaire interne du nuage d'Oort, 600 devraient être éjecté dans l'espace interstellaire. Il suppose que la ceinture de comète entre 35 et 50 UA serait nécessaire pour tenir compte du nombre observé de comètes. Suivi sur le travail de Fernandez, en 1988 l'équipe canadienne de Martin Duncan, Tom Quinn et Scott Tremaine a couru un certain nombre de simulations informatiques pour déterminer si toutes les comètes observées aurait pu arriver à partir du nuage de Oort. Ils ont constaté que le nuage d'Oort ne pouvait pas tenir compte de toutes les comètes de courte période, en particulier en comètes à courte période sont regroupés près du plan du système solaire, alors que les comètes Oort-nuages ont tendance à arriver à partir de ne importe quel point dans le ciel. Avec une ceinture comme Fernandez décrit ajouté aux formulations, les simulations correspondent observations. Aurait parce que les mots "de Kuiper» et «ceinture comète" apparus dans la phrase d'ouverture du journal de Fernandez, Tremaine nommé cette région hypothétique le «ceinture de Kuiper".
Découverte
En 1987, l'astronome David Jewitt, puis à MIT, est devenu de plus en plus intrigué par «le vide apparent du système solaire externe". Il a encouragé les étudiants de troisième cycle, puis Jane Luu pour l'aider dans ses efforts pour trouver un autre objet au-delà de Pluton l 'orbite, parce que, comme il lui a dit, "Si nous ne le faisons pas, personne ne le fera." Utilisation de télescopes au Kitt Peak National Observatory en Arizona et la Cerro Tololo Inter-American Observatory au Chili, Jewitt et Luu mené leur recherche de la même manière que Clyde Tombaugh et Charles Kowal avaient, avec un comparateur clignotent. Initialement, l'examen de chaque paire de plaques a fallu environ huit heures, mais le processus a été accéléré avec l'arrivée des électronique Charge-Coupled dispositifs ou CCD, qui, bien que leur champ de vision était plus étroit, étaient non seulement plus efficace à collecter de la lumière (ils ont conservé 90 pour cent de la lumière qui les frappe, plutôt que les dix pour cent atteint par des photographies), mais permis le clignotement processus pour se faire virtuellement, sur un écran d'ordinateur. Aujourd'hui, les CCD forment la base pour la plupart des détecteurs astronomiques. En 1988, Jewitt a déménagé à l'Institut d'astronomie à la Université d'Hawaii. Luu lui plus tard rejoint pour travailler à l'Université de 2,24 m le télescope de Hawaii à Mauna Kea. Finalement, le champ de vision pour CCD avait augmenté à 1024 par 1024 pixels, ce qui a permis des recherches à mener beaucoup plus rapidement. Enfin, après cinq années de recherche, le 30 Août 1992, Jewitt et Luu a annoncé la «Découverte de l'objet de la ceinture de Kuiper candidat" (15760) 1992 QB 1. Six mois plus tard, ils ont découvert un second objet dans la région, (181708) 1993 FW.
Études depuis la région trans-neptunienne a d'abord été cartographiées ont montré que la région aujourd'hui appelée la ceinture de Kuiper ne est pas le point d'origine de comètes à courte période, mais qu'ils tirent au lieu d'une population liée appelé le disque dispersé . Le disque a été créé lorsque dispersés Neptune migré vers l'extérieur dans la ceinture proto-Kuiper, qui à l'époque était beaucoup plus proche du Soleil, et laissé dans son sillage une population d'objets dynamiquement stables qui ne pourrait jamais être affectés par son orbite (la ceinture de Kuiper bon), et une population dont périhélie sont suffisamment proches que Neptune peut encore les déranger car il se déplace autour du Soleil (le disque dispersés). Parce que le disque est diffusée dynamiquement active et la ceinture de Kuiper relativement dynamiquement stable, le disque diffusée est maintenant considéré comme le point le plus probable de l'origine des comètes périodiques.
Nom
Les astronomes utilisent parfois le nom alternatif ceinture d'Edgeworth-Kuiper créditer Edgeworth et KBOs sont parfois appelés Ekos. Cependant, Brian Marsden affirme que ni mérite vrai crédit: "Ni Edgeworth ni Kuiper écrit sur quoi que ce soit à distance comme ce que nous voyons maintenant, mais Fred Whipple a fait. "En revanche, David Jewitt commente que,« Si quelque chose ... Fernandez mérite plus près le crédit pour la prédiction de la ceinture de Kuiper ".
KBOs sont parfois appelés kuiperoids, un nom suggéré par Clyde Tombaugh. Le terme objet trans-neptunienne (TNO) est recommandé pour les objets dans la ceinture par plusieurs groupes scientifiques parce que le terme est moins controversée que tous les autres, ce ne est pas un synonyme si, comme TNO comprennent tous les objets en orbite autour du Soleil delà de l'orbite de Neptune , pas seulement ceux de la ceinture de Kuiper.
Origines
Les origines précises de la ceinture de Kuiper et sa structure complexe sont encore mal connues, et les astronomes sont en attente de l'achèvement de plusieurs télescopes de l'enquête grand champ tels que Pan-STARRS et l'avenir LSST, qui devrait révéler de nombreux KBOs actuellement inconnus. Ces enquêtes fourniront des données qui aideront à déterminer les réponses à ces questions.
La ceinture de Kuiper est censé consister planétésimaux; des fragments de l'original disque protoplanétaire autour du Soleil qui a échoué à se fondre complètement dans planètes et la place formée en corps plus petits, les plus grandes moins de 3000 km (1900 km) de diamètre.
Moderne simulations informatiques montrent la ceinture de Kuiper avoir été fortement influencé par Jupiter et Neptune , et suggèrent également que ni Uranus , ni Neptune auraient formé dans leurs positions actuelles, comme trop peu de matière primordiale existait à cette gamme pour produire des objets de cette grand-messe. Au lieu de cela, ces planètes sont soupçonnés d'avoir formé plus près de Jupiter. Diffusion de planétésimaux tôt dans l'histoire du système solaire aurait conduit à migration des orbites des planètes géantes; Saturne , Uranus et Neptune a dérivé vers l'extérieur tout en Jupiter a dérivé vers l'intérieur. Finalement, les orbites décalées au point où Jupiter et Saturne sont parvenus à un exacte résonance 2: 1; Jupiter en orbite autour du Soleil à deux reprises pour chaque orbite de Saturne. Les répercussions d'une telle gravité résonance finalement perturbé les orbites d'Uranus et de Neptune, provoquant l'orbite de Neptune pour devenir plus excentrique et se déplacer vers l'extérieur dans le disque de planétésimaux primordiale, qui a envoyé le disque dans le chaos temporaire. Comme l'orbite de Neptune élargi, il excité et dispersé de nombreux planétésimaux TNO sur des orbites plus élevées et les plus excentriques. Beaucoup d'autres ont été dispersés vers l'intérieur, souvent dispersés à nouveau et, dans certains cas éjecté par Jupiter. Le procédé est considéré comme ayant réduit le primordiale population ceinture de Kuiper de 99% ou plus, et d'avoir changé la répartition des membres survivants vers l'extérieur.
Cependant, ce modèle actuellement le plus populaire, le " Modèle de Nice ", ne parvient toujours pas à rendre compte de quelques-unes des caractéristiques de la distribution et, en citant l'un des articles scientifiques, les problèmes" continuent de défier les techniques analytiques et le plus rapide du matériel de modélisation numérique et des logiciels ". Le modèle prédit une excentricité moyenne plus élevée sur des orbites de KBO classiques que l'on observe (0,10 à 0,13 par rapport à 0,07). La fréquence des objets appariés, dont beaucoup sont éloignés et faiblement lié, pose également un problème pour le modèle.
Structure
À sa pleine mesure, y compris ses régions périphériques, la ceinture de Kuiper se étend approximativement de 30 à 55 UA. Cependant, le corps principal de la ceinture est généralement admis à se étendre du 2: 3 résonance ( voir ci-dessous ) à 39,5 UA à la résonance 1: 2 à environ 48 UA. La ceinture de Kuiper est assez épais, avec la concentration principal se étendant jusqu'à dix degrés en dehors de la plan de l'écliptique et une distribution plus diffuse des objets se étendant à plusieurs reprises plus loin. Globalement, il ressemble plus à un tore ou de beignet qu'une ceinture de sécurité. Sa position moyenne est inclinée à l'écliptique par 1,86 degrés.
La présence de Neptune a un effet profond sur la structure de la ceinture de Kuiper en raison de résonances orbitales. Sur une échelle de temps comparable à l'âge du système solaire, la gravité de Neptune déstabilise les orbites de tous les objets qui arrivent à se trouver dans certaines régions, et soit les envoie dans le système solaire interne ou à l'extérieur dans le disque dispersé ou l'espace interstellaire. Cela provoque la ceinture de Kuiper à posséder lacunes prononcées dans sa configuration actuelle, semblable à la Lacunes dans la ceinture d'astéroïdes. Dans la région entre 40 et 42 UA, par exemple, pas d'objets peuvent conserver une orbite stable au cours de ces périodes, et tout observé dans cette région doivent y ont migré relativement récemment.
Ceinture classique
Entre les deux: 3 et 1: 2 des résonances avec Neptune, à environ 42 à 48 UA, l'influence gravitationnelle de Neptune est négligeable, et les objets peuvent exister avec leurs orbites essentiellement sans encombre. Cette région est connue comme la ceinture de Kuiper classique, et ses membres comprennent environ les deux tiers de KBOs observées à ce jour. Parce que la première KBO découvert moderne, (15760) 1992 QB 1, est considéré comme le prototype de ce groupe, KBOs classiques sont souvent désignés sous le nom de cubewanos («QB-1-os"). Le les lignes directrices établies par le IAU exiger que KBOs classiques recevoir des noms d'êtres mythologiques liés à la création.
La ceinture de Kuiper classique semble être un composite de deux populations distinctes. La première, connue sous le nom de la population "dynamiquement froid", a orbites un peu comme les planètes; presque circulaire, avec un excentricité orbitale de moins de 0,1, et relativement faibles inclinaisons jusqu'à environ 10 ° (ils se trouvent à proximité du plan du système solaire plutôt qu'à un angle). La seconde, la population "dynamiquement chaud", a orbites beaucoup plus enclins à l'écliptique, jusqu'à 30 °. Les deux populations ont été nommés cette façon, non en raison d'une différence de température, mais par analogie aux particules dans un gaz, qui augmentent leur vitesse relative car ils deviennent chauffés. Les deux populations non seulement possèdent des orbites différentes, mais de couleurs différentes; la population froid est nettement plus rouge que le chaud. Si ce est le reflet de différentes compositions, il suggère qu'ils formaient dans différentes régions. On pense que la population chaud ont formé près de Jupiter, et d'avoir été éjecté par les mouvements entre les géants de gaz. La population froid, d'autre part, a été proposé d'avoir formé plus ou moins dans sa position actuelle, mais il pourrait aussi avoir été plus tard balayé vers l'extérieur par Neptune lors de sa la migration, en particulier si l'excentricité de Neptune a été augmenté de façon passagère. Alors que le modèle de Nice semble être en mesure d'expliquer au moins partiellement une différence de composition, il a également été suggéré la différence de couleur peuvent refléter des différences dans l'évolution de la surface.
Résonances
Lorsque la période orbitale d'un objet est un rapport exact de Neptune (une situation appelée signifie résonance de mouvement), alors il peut devenir verrouillé dans un mouvement synchronisé avec Neptune et éviter d'être perturbé suite si leurs alignements relatives sont appropriées. Si, par exemple, un objet est dans le bon type de l'orbite de sorte qu'elle tourne autour du Soleil deux fois pour tous les trois orbites de Neptune, et si elle atteint périhélie avec Neptune quart d'une orbite loin de lui, puis il revient à chaque fois périhélie, Neptune sera toujours dans environ la même position relative comme il a commencé, car il aura terminé 1½ orbites dans le même temps. Ceci est connu comme le 2: 3 (ou 3: 2) de résonance, et cela correspond à une caractéristique demi-grand axe d'environ 39,4 UA. Ce 2: 3 résonance est peuplée par environ 200 objets connus, y compris Pluton avec ses lunes. En reconnaissance de cela, les membres de cette famille sont connus comme plutinos. Beaucoup de ses lunes, y compris Pluton, ont des orbites qui croisent celle de Neptune, si leur résonance signifie qu'ils ne peuvent jamais entrer en collision. Plutinos ont excentricités orbitales élevées, ce qui suggère qu'ils ne sont pas indigènes à leurs positions actuelles, mais ont plutôt été jetés au hasard dans leurs orbites par la migration de Neptune. Les lignes directrices de l'AIU dictent que tous plutinos doivent, comme Pluton, être nommés pour des divinités de la pègre. La résonance 1: 2 (dont les objets compléter moitié d'une orbite pour chacun de Neptune) correspond à demi-grands axes de ~ 47.7AU, et est peu peuplée. Ses habitants sont parfois appelés twotinos. D'autres résonances existent également à 3: 4, 3: 5, 4: 7 et 2: 5. Neptune possède un certain nombre de objets de Troie, qui occupent son L 4 et L 5 points; gravitationnellement régions stables attaque et de fuite dans son orbite. Neptune chevaux de Troie sont souvent décrits comme étant dans un 1: 1 résonance avec Neptune. Chevaux de Troie Neptune ont généralement des orbites très stables.
En outre, il ya une absence relative des objets avec semi-axes majeurs ci-dessous 39 UA qui ne peut apparemment être expliquées par les présents résonances. L'hypothèse actuellement acceptée pour la cause de ce est que Neptune a migré vers l'extérieur, des résonances instables déplacés progressivement à travers cette région, et donc tous les objets qui s'y trouvent ont été emportés ou gravitationnellement évincé.
"Falaise de Kuiper"
Le Résonance 1: 2 semble être un avantage au-delà duquel quelques objets sont connus. Il ne est pas clair si ce est effectivement le bord externe de la ceinture classique ou que le début d'un large fossé. Objets ont été détectés à la résonance 2: 5 à environ 55 UA, bien en dehors de la ceinture classique; Toutefois, les prévisions d'un grand nombre de corps en orbite classiques entre ces résonances ne ont pas été vérifiées par l'observation.
Les premiers modèles de la ceinture de Kuiper avaient suggéré que le nombre de grands objets augmenterait par un facteur de deux au-delà de 50 UA, cette atténuation soudain et radical, connu sous le nom "falaise de Kuiper", était tout à fait inattendu, et sa cause, à ce jour, est inconnue. En 2003, Bernstein et Trilling et al. Ont trouvé des preuves que le déclin rapide des objets de 100 km ou plus de rayon au-delà de 50 UA est réel, et non en raison de biais d'observation. Les explications possibles comprennent que le matériel à cette distance est trop rare ou trop dispersés pour accréter en gros objets, ou que les processus ultérieurs enlevés ou détruits celles qui ont la forme. Patryk Lykawka de Université de Kobe a affirmé que l'attraction gravitationnelle d'un objet de grande taille planétaire invisible, peut-être la taille de la Terre ou Mars, pourrait être responsable.
Composition
Les études de la ceinture de Kuiper depuis sa découverte ont généralement indiqué que ses membres sont principalement composés de glaces: un mélange d'hydrocarbures légers (tels que le méthane ), de l'ammoniac et de l'eau glacée , une composition qu'ils partagent avec les comètes . Les faibles densités observées dans ces KBOs dont le diamètre est connu, (moins de 1 g cm -3) est compatible avec un maquillage glacial. La température de la ceinture est seulement d'environ 50K, autant de composés qui sont gazeux plus proche du Soleil reste solide.
En raison de leur petite taille et de la distance extrême de la Terre, la composition chimique de KBOs est très difficile à déterminer. La principale méthode par laquelle les astronomes de déterminer la composition d'un objet céleste est la spectroscopie . Lorsque la lumière d'un objet est divisé en ses couleurs composantes, une image semblable à un arc est formé. Cette image est appelé spectre. Différentes substances absorbent la lumière à différentes longueurs d'onde, et quand le spectre d'un objet spécifique est démêlé, lignes sombres (appelés raies d'absorption) apparaissent là où les substances qu'il contient ont absorbé cette longueur d'onde particulière de la lumière. Chaque élément ou composé a sa propre signature spectroscopique unique, et par la lecture complète "empreinte" spectrale d'un objet, les astronomes peuvent déterminer ce que ce est fait.
Initialement, cette analyse détaillée des KBOs était impossible, et donc les astronomes ne ont pu déterminer les faits les plus élémentaires de leur maquillage, surtout leur couleur. Ces premières données ont montré une large gamme de couleurs parmi les KBOs, allant du gris neutre au rouge profond. Ceci suggère que leurs surfaces ont été composés d'une large gamme de composés, de glaces sales en hydrocarbures. Cette diversité était surprenante, que les astronomes avaient prévu KBOs soient uniformément sombre, ayant perdu la plupart de leurs glaces volatiles aux effets des rayons cosmiques. Diverses solutions ont été suggérées pour cet écart, y compris le resurfaçage par des chocs ou dégazage. Cependant, Jewitt et Luu analyse spectrale de des objets de la ceinture de Kuiper connus en 2001 ont constaté que la variation de couleur était trop extrême pour être facilement expliqué par les impacts aléatoires.
Bien qu'à ce jour la plupart des KBOs apparaissent toujours spectrale sans relief en raison de leur faiblesse, il ya eu un certain nombre de succès dans la détermination de leur composition. En 1996, Robert H. Brown et al. Les données spectroscopiques obtenues sur le SC KBO 1993, révélant sa composition de surface d'être nettement similaire à celle de Pluton , ainsi que la lune de Neptune Triton, possédant de grandes quantités de méthane glace.
La glace d'eau a été détectée dans plusieurs KBOs, y compris 1996 A 66, 38628 Huya et 20000 Varuna. En 2004, Mike Brown et al. Déterminé l'existence de glace d'eau cristalline et d'ammoniac hydrater sur l'un des plus grands KBOs connus, 50000 Quaoar. Ces deux substances auraient été détruits au cours de l'âge du système solaire, ce qui suggère que Quaoar avait été récemment refait surface, soit par l'activité tectonique interne ou par des impacts de météorites.
De masse et la distribution granulométrique
Malgré sa vaste étendue, la masse collective de la ceinture de Kuiper est relativement faible. La masse totale est estimée entre 25 et 10 un la masse de la Terre avec des estimations plaçant à une une masse de la Terre trentième. Inversement, les modèles de la formation du système solaire prédisent une masse collective de la ceinture de Kuiper de 30 masses terrestres. Ce manque de> 99% de la masse peut difficilement être rejeté, car il est nécessaire pour l'accumulation de toute KBOs de plus de 100 km (62 mi) de diamètre. Si la ceinture de Kuiper avait toujours eu sa faible densité actuelle de ces grands objets ne pouvaient tout simplement pas avoir formé. En outre, l'excentricité et l'inclinaison des orbites actuelles rend les rencontres assez "violente" résultant de la destruction plutôt que accrétion. Il semble que ni les résidents actuels de la ceinture de Kuiper ont été créés plus proche du Soleil ou d'un mécanisme dispersé la masse originale. Influence actuelle de Neptune est trop faible pour expliquer un tel massif "aspirateur", si le Modèle de Nice propose que cela aurait pu être la cause de l'élimination de masse dans le passé. Alors que la question reste ouverte, les conjectures varient d'un scénario étoiles passant au broyage d'objets plus petits, par l'intermédiaire des collisions, en poussière assez petit pour être affectés par le rayonnement solaire.
Objets lumineux sont rares en comparaison avec la population dominante sombre, comme prévu à partir de modèles d'accrétion d'origine, étant donné que seuls quelques objets d'une taille donnée auraient augmenté davantage. Cette relation N (D), la population exprime en fonction du diamètre, appelée pente que la luminosité, a été confirmée par des observations. La pente est inversement proportionnelle à une puissance du diamètre D.
où les mesures actuelles donnent q = 4 ± 0,5.
Moins formellement, il ya, par exemple, 8 (2 = 3) fois plus d'objets à 100-200 km de portée que les objets à 200-400 km de portée. En d'autres termes, pour chaque objet avec le diamètre de 1000 km (621 mi) il devrait être autour de 1000 (= 10 3) les objets d'un diamètre de 100 km (62 mi).
La loi est exprimée dans cette forme différentielle plutôt que comme une relation cube cumulatif, car seule la partie centrale de la pente peut être mesurée; la loi doit se rompre à des tailles plus petites, au-delà de la mesure actuelle.
Bien sûr, seul l'ampleur est en fait connu, la taille est déduite supposant albédo (pas de prise en charge sécuritaire pour des objets plus grands).
Depuis Janvier 2010, le plus petit objet de ceinture de Kuiper découvert à ce jour se étend sur 980 m de large.
Épars objets
Le disque épars est une région peu peuplée, chevauchement avec la ceinture de Kuiper, mais se étendant jusqu'à 100 UA et plus loin. objets de disques épars (SDO) se déplacent dans des orbites fortement elliptiques, généralement aussi très enclins à l'écliptique. La plupart des modèles de formation du système solaire montrent deux KBOs et SDO formant premier d'une ceinture de comète primordiale, alors que les interactions gravitationnelles ultérieures, en particulier avec Neptune, envoyés les objets en spirale vers l'extérieur; certains sur des orbites stables (les KBOS) et certains sur des orbites instables, devenant le disque dispersé. En raison de sa nature instable, le disque diffusée est considéré comme le point de départ de beaucoup de courte période des comètes du système solaire. Leurs orbites dynamiques occasionnellement les forcer dans le système solaire interne, devenant le premier centaures, puis comètes à courte période.
Selon le Minor Planet Centre, qui répertorie tous les objets officiellement trans-neptunienne, un KBO, à proprement parler, est un objet qui orbite autour exclusivement dans la région définie de ceinture de Kuiper indépendamment de l'origine ou de la composition. Objets trouvés dehors de la ceinture sont considérés comme des objets épars. Cependant, dans certains milieux scientifiques le terme "objet de la ceinture de Kuiper" est devenu synonyme de ne importe quelle planète mineure natif glacée pour le système solaire externe aurait fait partie de cette classe initiale, même si son orbite pendant la majeure partie de l'histoire du système solaire a été au-delà de la ceinture de Kuiper (par exemple dans la région disque dispersés). Ils décrivent souvent des objets de disques épars comme «dispersés objets de la ceinture de Kuiper". Eris , qui est connu pour être plus massif que Pluton, est souvent désigné comme un KBO, mais est techniquement un SDO. Un consensus parmi les astronomes quant à la définition précise de la ceinture de Kuiper n'a pas encore été atteint, et cette question reste en suspens.
Les centaures, qui ne sont pas normalement considérés comme faisant partie de la ceinture de Kuiper, sont également soupçonnés d'être dispersés objets, la seule différence étant qu'ils ont été dispersés vers l'intérieur, plutôt que vers l'extérieur. Le Groupes Minor Planet Centre Les centaures et la SDO ensemble comme objets épars.
Triton
Au cours de sa période de migration, Neptune est pensé pour avoir capturé l'un des plus grands KBOs et le mettre en orbite autour de lui-même. Ce est sa lune Triton, qui est la seule grande lune du système solaire à avoir une orbite rétrograde; elle est en orbite dans la direction opposée à la rotation de Neptune. Cela suggère que, contrairement aux grandes lunes de Jupiter et Saturne, qui sont censés avoir fusionné de tourner les disques de matière entourant leurs jeunes planètes mères, Triton était un corps entièrement formé qui a été capturé de l'espace environnant. Capture gravitationnelle d'un objet ne est pas facile; il faut un mécanisme pour ralentir l'objet suffisamment pour être pris au piège par la gravité de l'objet plus grand. Triton peut avoir rencontré Neptune dans le cadre d'un binaire (nombreux KBOs sont membres de binaires; voir ci-dessous ); éjection de l'autre membre du binaire par Neptune pourrait alors expliquer la capture de Triton. Triton ne est que légèrement plus grand que Pluton, et l'analyse spectrale des deux mondes montre qu'ils sont en grande partie constitués de matériaux similaires, tels que le méthane et le monoxyde de carbone . Tout cela mène à la conclusion que Triton était une fois un KBO qui a été capturé par Neptune lors de sa émigration.
Plus grands KBOs
Depuis l'année 2000, un certain nombre de KBOs avec des diamètres compris entre 500 et 1500 km (932 mi), plus de la moitié de celui de Pluton, ont été découverts. 50000 Quaoar, un KBO classique découvert en 2002, est de plus de 1200 kilomètres à travers. Makemake (à l'origine (136 472) 2005 FY 9, surnommé "Easterbunny") et Haumea (à l'origine (136 108) 2 003 EL 61 , surnommé "Santa"), tous deux annoncé le 29 Juillet 2005, sont encore plus importants. D'autres objets, tels que 28978 Ixion (découvert en 2001) et 20000 Varuna (découvert en 2000) mesure environ 500 km (311 mi) à travers.
Pluton
La découverte de ces grandes KBOs en orbites semblables à Pluton a mené beaucoup de conclure que, barrer sa taille relative, Pluton était pas particulièrement différent des autres membres de la ceinture de Kuiper. Non seulement ces objets approchent Pluton en taille, mais beaucoup possédaient également des satellites, et étaient de composition similaire (méthane et de monoxyde de carbone ont été trouvés à la fois sur Pluton et sur les plus grandes KBO). Ainsi, tout comme Ceres a été considérée comme une planète avant la découverte de ses collègues astéroïdes , certains ont commencé à suggérer que Pluton pourrait également être reclassé.
La question a été portée à une tête par la découverte d' Eris , un objet dans le disque dispersés au-delà de la ceinture de Kuiper, ce qui est maintenant connu pour être 27 pour cent plus massif que Pluton. En réponse, le Union astronomique internationale (UAI), a été contraint de définir ce que une planète est pour la première fois, et ce faisant, inclus dans leur définition qu'une planète doit avoir " dégagé le voisinage autour de son orbite ". Comme Pluton partagé son orbite avec autant de KBO, il a été jugé ne pas avoir autorisé son orbite, et a donc été reclassé d'une planète à un membre de la ceinture de Kuiper.
Bien que Pluton est actuellement le plus grand KBO, il ya deux objets plus grands connus actuellement en dehors de la ceinture de Kuiper qui est probablement originaire de la ceinture de Kuiper. Ce sont Eris et la lune de Neptune Triton (qui, comme expliqué ci-dessus, est probablement un KBO capturé).
En 2008, seulement cinq objets dans le système solaire, Ceres, Eris, et les KBOs Pluton, Haumea, Makemake et sont répertoriés comme planètes naines par l'AIU. Cependant, 90482 Orcus, 28978 Ixion et de nombreux autres objets de Kuiper sont assez grands pour être en équilibre hydrostatique; plupart d'entre eux vont probablement se qualifier quand on en sait davantage à leur sujet.
Satellites
Parmi les quatre plus grand TNO, trois (Eris, Pluton, et Haumea) posséder des satellites, et deux ont plus d'un. Un pourcentage plus élevé des KBO plus grandes possèdent des satellites que les petits objets dans la ceinture de Kuiper, suggérant qu'un mécanisme de formation différente était responsable. Il ya aussi un grand nombre de fichiers binaires (deux objets assez proche en masse pour être en orbite autour de "l'autre") dans la ceinture de Kuiper. L'exemple le plus notable est le binaire Pluton-Charon, mais il est estimé qu'environ 11 pour cent des KBOs existent dans les binaires.
Exploration
Le 19 Janvier 2006, la première mission de l'engin spatial à explorer la ceinture de Kuiper, New Horizons , a été lancé. La mission, dirigée par Alan Stern du Southwest Research Institute, arrivera à Pluton le 14 Juillet, 2015, et les circonstances le permettent, va continuer à étudier un autre KBO encore comme-indéterminée. Toute KBO choisi sera entre 25 et 55 miles (40 à 90 km) de diamètre et, idéalement, blancs ou gris, pour contraster avec la couleur rougeâtre de Pluton. John Spencer, un astronome sur le New Horizons équipe de la mission, dit que pas de cible pour une rencontre de ceinture post-Pluton Kuiper n'a encore été choisi, car ils sont en attente de données du projet d'enquête Pan-Starrs pour assurer un champ aussi vaste d'options que possible. Le projet Pan-Starrs, partiellement opérationnel depuis mai 2010, sera, une fois entièrement en ligne, arpenter le ciel entier avec quatre caméras numériques 1,4 gigapixels pour détecter des objets en mouvement, à partir des objets proches de la Terre à KBOs. Pour accélérer le processus de détection, l'équipe de New Horizons établi chasseurs de glace, un projet de science citoyenne qui a permis aux membres du public de participer à la recherche de cibles KBO appropriés; le projet a par la suite été transféré à un autre site, les enquêteurs de glace, produit par CosmoQuest.
Autres ceintures de Kuiper
Disques de poussières En 2006, les astronomes avaient résolus croyaient être la ceinture de Kuiper-comme des structures autour de neuf étoiles autres que le Soleil Ils semblent tomber dans deux catégories: les ceintures larges, avec des rayons de plus de 50 UA, et les ceintures étroites (comme notre propre ceinture de Kuiper) avec des rayons de entre 20 et 30 UA et les limites relativement aigus. Au-delà de cela, 15-20% des étoiles de type solaire ont un observée excès infrarouge qui est censé indiquer structures massives de type bande de Kuiper. Les plus connues des disques de débris autour d'autres étoiles sont assez jeunes, mais les deux images de droite, prise par le télescope spatial Hubble en Janvier 2006, sont assez vieux (environ 300 millions d'années) se sont installés dans des configurations stables. L'image de gauche est une "vue de dessus" d'une large ceinture, et l'image de droite est une "vue de côté" d'une bande étroite. simulations de supercalculateurs de poussière dans la ceinture de Kuiper suggèrent que quand il était plus jeune, il a peut-être ressemblé à l'étroit anneaux vus autour de jeunes étoiles.
