חגורת קייפר

מתוך אסטרופדיה
גרסה מ־08:10, 28 בנובמבר 2009 מאת Eran (שיחה | תרומות) (תכונות ומאפיינים)
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

חגורת קייפר (באנגלית: Kuiper Belt) היא ... קרויה בטעות...

Edgeworth-Kuiper

בעריכה


היסטוריה

תחזית ב...

גילוי

בשנת 1992 התגלה העצם הראשון בחגורת קויפר (1992QB1) ומאז התלו כמה מאות עצמים נוספים. עצמים אלו נקראים גם עצמים חוץ-נפטונים (Trans Netunian Objects - TNO).

תכונות ומאפיינים

התפלגות הגודל

אלבדו אופייני

מדידת האלבדו (אחוז האור המוחזר) של עצמי חגורת קייפר היא קשה יחסית מפאת בהירותם הנמוכה. מדידות אלבדו מצריכות בד"כ תצפיות סימולטניות בתחום האינפרא אדום והאור הנראה ולמעשה נמדד האלבדו רק של כתריסר עצמי חגורת קייפר. הערכים המדודים של האלבדו של עצמי חגורת קייפר איננו אחיד והוא נע בין כ 3% ועד ל 65%. הגופים הידועים בעלי האלבדו הגבוה ביותר בחגורת קייפר הם 2003 EL61 ופלוטו (65% וכ 40% בהתאמה). הערכה היא כהאלבדו הגבוהה של גופים אלו נובע מנוכחות של קרח טרי על פני הקרקע שלהם. מאחר ופגיעה של קרניים קוסמיות בגופים אלו גורמת לקרח "להתכהות" אזי הקרח על גופים אלו חייב להיות צעיר יחסית והערכה היא שהקרי נוצר ע"י התאבות זמנית של האטמוספרה של גופים אלו כאשר הם נמצאים בקרבת האפיהליון שלהם.

צבע

ספקטרום

מבחינה ספקטרלית ניתן לחלק את עצמי חגורת קייפר לשלוש סוגים עיקריים:

עולמות המים

הספקטרום של עצמים אלו מראה קוי בליעה חזקים באזור ה 1.5 מיקרון ו 2.0 מיקרון. קווים אלו מלמדים אותנו על נוכחות של קרח של מים. במרחק של כ 40 יחידות אסטרונומיות, הקרח על גבי גופים אלו איננו עובר המראה. הספקטרום של לפחות חלק מהגופים מלמד אותנו כי הקרח על גביהם הינו בצורה קריסטלית (גבישית) בניגוד לקרח אמורפי. קיום של קרח גבישי על גבי עצמים אלו מרמז כי בתקופה כלשהי בעבר הטמפרטורה האופיינית על גבי הגופים עלתה למעל 100 קלווין (כיום הטמפרטורה האופיינית של גופים בחגורת קייפר היא 40 עד 50 קלווין).

בנוסף כאשר קרח גבישי מופצץ על ידי חלקיקי רוח השמש וחלקיקים של הקרינה הקוסמית המבנה הסדור שלו נשבר והוא הופך לקרח אמורפי. הזמן האופייני של תהליך זה הינו קצר יחסית מסדר גודל של כ 1 עד 10 מיליון שנה. הסבר אפשרי לקיומו של קרח גבישי הוא שהקרח נוצר בתוככי העצמים הללו בתקופה שהם היו בעלי חום פנימי (לדוגמא כתוצאה מהתפרות רדיו-אקטיבית) ופרץ החוצה בגייזרים של קרח. אך מודל זה מצריך יצירה מחודשת של הקרח הגבישי שאולי נובעת מפגיעות של מטאוריטים בקרקע העצם החושפים את פני השטח שלו.

לקבוצה זו משתייכים העצמים 50,000 (Quaoar) ו 2003 EL61.

מטנואידים

הספקטרום האופייני של עצמים אלו מלמד על נוכחות של קרח של מתאן (CH4) על פניהם. על פני פרקי זמן ארוכים קרח של מתאן איננו יציב מפני המראה (סובלימציה) ועל כן הוא משתחרר לאיטו לחלל. על פני פרקי זמן של גיל מערכת השמש, עצם גדול בחגורת קייפר עשוי לשחרר מפני מתאן בכמות שוות ערך למתאן בעובי שכבה של מספר ק"מ (עבור גוף בגודלו של פלוטו). תהליך יצירת המתאן בגופים אלו איננו ברור.

לקבוצה זו משתייכים העצמים פלוטו, 2003 ֹUB313 וירחו של נפטוון טריטון שמקורו ככל הנראה בחגורת קייפר.

גופים בעלי ספקטרום חלק

גופים אלו לא מראים קווי בליה חזקים בספקטרום בתחום האינפרא-אדום.

משפחות דינמיות

העצמים שהתגלו עד היום בחגורת קויפר מחולקים לשלוש משפחות דינמיות - לעצמים מכל אחת מהמשפחות הדינמיות מאפיניים מסלולים דומים. להלן פירוט של המשפחות הדינמיות ומאפיניהן:

פלוטינוס

פלוטינוס (באנגלית: Plutinos) – עצמים, שבדומה לפלוטו, המצויים ברזוננס (תהודה) של 2:3 עם כוכב הלכת נפטון (קרי, בזמן שנפטון משלים 3 הקפות סביב השמש הם משלימים 2 הקפות סביב השמש).

היפר-פלוטינוס

היפר-פלוטינוס (באנגלית: Hyperplutinos) – עצמים בחגורת קייפר הנמצאים ברזוננסים גבוהים יותר עם פלוטו (רזוננס שאינו 2:3).

קיובאנוס

קיובאנוס (באנגלית: Cubewanos או Classical KBOs) – אוביקטים בחגורת קייפר שאינם נמצאים ברזוננס עם פלוטו.

הדיסקה המפוזרת

מערכות זוגיות

שיטות גילוי

זיהוי ישיר

השיטה הפשוטה והשכיחה למציאת עצמים חוץ נפוטניים היא חיפוש ישיר באמצעות טלסקופים. כמעט כל הגופים שהתגלו עד היום בחגורת קייפר נמצאו בחיפוש ישיר. השיטה המקובלת לחיפוש עצמים כאלו היא צילום אזור בשמיים לפחות פעמיים, כאשר התמונות נלקחות בהפרש של לפחות שעה זו מזו. בפרק זמן זה עצמים במערכת השמש זזים מעט על פני כיפת השמיים ותנועתם זו מסגירה את היותם קרובים אלנו. רוב התנועה הנ"ל היא תוצאה של תנועת כדור הארץ סביב השמש (פרלקסה) ומיעוטה הוא כתוצאה מתנועת העצמים בחגורת קייפר. הסיבה לכך היא שעצמים בחגורת קייפר מקיפים את השמש במהירות אופיינית של כ 4.7 ק"מ לשנייה (ראו: חוקי קפלר), בעוד כדור הארץ מקיף את השמש במהירות של כ 30 ק"מ לשנייה. מהירות התנועה של עצמי חגורת קייפר על פני כיפת השמיים יכולה להגיע לעד כדי כ-100 דניות קשת ביום.

עוצמת האור של גוף המחזיר את אור השמש ונמצא ומרחקו מהשמש שווה בערך למרחקו מהצופה דועך עם החזקה הרביעית של מרחקו מהשמש (ראו בהירות). על כן היכולות שלנו לגלות עצמים ב"קצה מערכת השמש" ע"י תצפית ישירה פוחתת במהירות עבור גופים רחוקים.

ליקויים

עקומות האור של ליקוי כפי שחושב עבור מקור נקודתי ועצם שגודלו 0.3 פעמים רדיוס פרנל. שלוש העקומות הינן עבור מרחק מעבר מינמלי של 0 1 ו 2 רדיוסי פרנל.

השיטה המבטיחה ביותר כיום למצוא עצמים קטנים מכ-40 ק"מ בחגורת קייפר הינה באמצעות ליקויים של כוכבים (ראו גם: התכסויות כוכבים בכוכבי לכת ועננת אורט). נכון להיום ככל הנראה התגלה עצם אחד באמצעות ליקוי. רדיוס העצם כחצי ק"מ והוא מצוי במרחק של כ 45 יחידות אסטרונומיות מהשמש.

בתחום האור הנראה, רדיוס פרנל של עצם המצוי במרחק של 40 יחידות אסטרונומיות הינו כ-1 ק"מ. על כן התכסויות של כוכבים ע"י עצמים קטנים מגודל זה יהיו נשלטות ע"י התאבכות ולעומתן התכסויות של עצמים גדולים יותר יהיו בקירוב התכסויות גאומטריות. באיור משמאל מוצגות עקומות האור של ליקוי תאורטי כזה כפי שחושב עבור מקור נקודתי ועצם שגודלו 0.3 רדיוסי פרנל. שלושת העקומות הינן עבור מרחק מעבר (על פני כיפת השמיים) מינמלי של 0 1 ו 2 רדיוסי פרנל.

שדה הקרינה מכוכב מרוחק הנוצר כתוצאה מהסתרה של דיסקה אטומה שרדיוסה ρ פעמים רדיוס פרנל ועוברת במרחק ζ (ביחידות של רדיוס פרנל) מקו הראייה לכוכב ניתן ע"י:

A_{\rho}(\zeta) = 1 + i \pi
              e^{\frac{1}{2} i \pi \zeta^{2}}
              \int_{0}^{\rho}
              {e^{\frac{1}{2} i \pi \eta^{2}} J_{0}(\pi \zeta \eta) \eta d\eta}

כאשר J0 הינה פונקצית בסל מסדר ראשון ועוצמת הקרינה ניתנת ע"י:

I_{\rho} \,=\, A_{\rho}{\rm conj}(A_{\rho})

ראו גם

הרצאות וידאו

קישורים חיצוניים

ספרות מקצועית

קישורים:

· הרצאת וידאו "שביטים", באתר המועדון האסטרונומי של אוניברסיטת ת"א: http://astroclub.tau.ac.il/past_h.html

ש


מחברים


ערן אופק