Kuiperův pás
Obsah boxu
Šablona:Infobox Astronomický objekt Kuiperův pás, někdy nazývaný také Edgeworthův-Kuiperův pás, je rozsáhlá oblast ve Sluneční soustavě, která se nachází za dráhou planety Neptun ve vzdálenosti přibližně 30 až 55 astronomických jednotek (AU) od Slunce. Jedná se o prstencovitý disk složený z miliard malých ledových těles, která jsou pozůstatky z doby formování Sluneční soustavy.
Tato oblast je domovem nejméně tří oficiálně uznaných trpasličích planet – Pluta, Haumey a Makemakeho – a mnoha dalších kandidátů. Objekty v Kuiperově pásu, známé jako transneptunická tělesa (TNO), jsou složeny především z ledu (zmrzlá voda, metan a amoniak) a malého množství hornin. Kuiperův pás je považován za hlavní zdroj krátkoperiodických komet, tedy těch s oběžnou dobou kratší než 200 let.
Jeho existence byla teoreticky předpovězena v polovině 20. století, ale první objekt pásu (kromě Pluta) byl objeven až v roce 1992. Od té doby byly identifikovány tisíce dalších těles, což dramaticky změnilo naše chápání vnějších částí Sluneční soustavy.
📜 Historie objevů
Myšlenka na existenci pásu těles za drahou Neptunu není nová. Již ve 40. letech 20. století spekulovali astronomové o původu komet a o tom, že za poslední známou planetou musí existovat jakýsi rezervoár ledových objektů.
🏛️ První hypotézy
V roce 1943 irský astronom Kenneth Edgeworth navrhl, že vnější oblast Sluneční soustavy není prázdná, ale je osídlena velkým množstvím malých těles, která se nikdy nespojila do větších planet. Nezávisle na něm v roce 1951 nizozemsko-americký astronom Gerard Kuiper předpověděl existenci podobného disku. Domníval se, že tento pás byl kdysi mnohem hustší, ale gravitační vliv Neptunu z něj většinu materiálu "vyčistil" a odmrštil jej buď do Oortova oblaku, nebo zcela mimo Sluneční soustavu. Na jeho počest byl pás později pojmenován.
🔭 Hledání a první objev
Přímý důkaz existence pásu však dlouho unikal. Pluto, objevené v roce 1930 Clydem Tombaughem, bylo dlouho považováno za osamocenou planetu. Jeho zvláštní dráha a malá velikost však naznačovaly, že by mohlo být jen největším zástupcem celé nové populace objektů.
Systematické hledání dalších těles za Neptunem začalo až v 80. letech 20. století. Průlom nastal 30. srpna 1992, kdy astronomové David C. Jewitt a Jane Luu po pěti letech usilovného pátrání objevili objekt 1992 QB₁ (později pojmenovaný Albion). Jednalo se o první přímý důkaz, že Kuiperův pás skutečně existuje. Tento objev odstartoval lavinu dalších a do dnešních dnů byly objeveny tisíce transneptunických těles.
🛰️ Průzkum sondou New Horizons
Nejvýznamnějším milníkem v průzkumu Kuiperova pásu byla mise sondy NASA s názvem New Horizons. Sonda odstartovala v roce 2006 a jejím primárním cílem byl průlet kolem Pluta.
- Průlet kolem Pluta: 14. července 2015 sonda proletěla kolem Pluta a jeho měsíců, čímž poskytla první detailní snímky a data z této vzdálené oblasti. Odhalila komplexní svět s horami z vodního ledu, ledovci ze zmrzlého dusíku a tenkou atmosférou.
- Průlet kolem Arrokothu: Po úspěšném průletu kolem Pluta pokračovala sonda hlouběji do Kuiperova pásu. 1. ledna 2019 proletěla kolem objektu (486958) Arrokoth (dříve známého pod přezdívkou Ultima Thule). Arrokoth se stal nejvzdálenějším objektem, jaký kdy byl zblízka prozkoumán lidskou sondou. Data ukázala, že se jedná o kontaktní dvojtěleso, které vzniklo jemným spojením dvou menších objektů, což poskytlo cenné informace o procesech formování planetek.
🌌 Struktura a složení
Kuiperův pás není homogenní, ale má složitou strukturu, která je silně ovlivněna gravitací planety Neptun. Lze jej rozdělit do několika hlavních oblastí.
🪐 Klasický Kuiperův pás
Tato oblast se nachází ve vzdálenosti zhruba 42–48 AU od Slunce a její objekty mají téměř kruhové dráhy s malým sklonem vůči rovině ekliptiky. Nejsou v silné orbitální rezonanci s Neptunem, což znamená,e jejich oběhy nejsou přímo "uzamčeny" s oběhem této planety. Tyto objekty se někdy nazývají cubewana (podle prvního objeveného objektu 1992 QB₁, anglicky "Q-B-one"). Příkladem je Quaoar nebo Makemake.
💫 Rezonanční objekty
Tyto objekty mají své dráhy gravitačně vázané na Neptun v určitém poměru.
- Plutina: Nejznámější skupina rezonančních objektů. Jsou v rezonanci 2:3 s Neptunem, což znamená, že za dobu, kdy Neptun oběhne Slunce třikrát, plutina jej oběhnou dvakrát. To stabilizuje jejich dráhy a chrání je před přímým gravitačním vyhozením. Nejznámějším plutinem je samotné Pluto. Dalším významným zástupcem je Orcus.
- Twotina: Objekty v rezonanci 1:2. Jsou mnohem méně početné než plutina.
🌠 Rozptýlený disk
Rozptýlený disk (anglicky Scattered Disc) je oblast, která se s Kuiperovým pásem překrývá, ale sahá mnohem dále do vesmíru, až do stovek AU. Objekty v této oblasti (SDO, Scattered Disc Objects) mají velmi excentrické (protáhlé) a skloněné dráhy. Předpokládá se, že sem byly "rozptýleny" z původního Kuiperova pásu gravitačními interakcemi s Neptunem během jeho migrace v rané historii Sluneční soustavy. Nejznámějším objektem spojovaným s touto populací je trpasličí planeta Eris.
🧊 Chemické složení
Spektroskopická analýza ukazuje, že objekty Kuiperova pásu jsou složeny z různých druhů ledů. Převažuje vodní led, ale byly detekovány i zmrzlý metan, amoniak, oxid uhelnatý a dusík. Přítomnost těchto těkavých látek naznačuje, že teplota v této oblasti nikdy výrazně nevystoupila nad přibližně 50 K (-223 °C). Barva objektů se liší od červené po modrošedou, což pravděpodobně souvisí s přítomností komplexních organických molekul (tzv. tholinů) na jejich povrchu, které vznikají působením slunečního a kosmického záření.
🔭 Významné objekty Kuiperova pásu
Od roku 1992 byly objeveny tisíce objektů, z nichž některé jsou dostatečně velké, aby byly klasifikovány jako trpasličí planety.
| Název | Průměr (km) | Typ | Poznámka |
|---|---|---|---|
| Pluto | ~2377 | Trpasličí planeta (Plutino) | Nejznámější objekt, má 5 měsíců, včetně velkého Charonu. |
| Eris | ~2326 | Trpasličí planeta (SDO) | Její objev v roce 2005 vedl k redefinici pojmu planeta a "degradaci" Pluta. |
| Haumea | ~1632 (v nejdelší ose) | Trpasličí planeta (Klasický KBO) | Má extrémně protáhlý tvar kvůli rychlé rotaci, vlastní prstenec a dva měsíce. |
| Makemake | ~1430 | Trpasličí planeta (Klasický KBO) | Jasný objekt s načervenalým povrchem, má jeden známý měsíc. |
| Gonggong | ~1230 | Trpasličí planeta (SDO) | Jeden z nejčervenějších objektů ve Sluneční soustavě. |
| Quaoar | ~1110 | Klasický KBO | Má jeden měsíc (Weywot) a prstenec, který se nachází za Rocheovou mezí. |
| Sedna | ~995 | Objekt odděleného disku | Má extrémně vzdálenou a protáhlou dráhu, někdy je považována za objekt vnitřního Oortova oblaku. |
| Orcus | ~910 | Plutino | Často označován jako "anti-Pluto" kvůli podobné dráze, ale vždy na opačné straně Slunce. |
| Arrokoth | ~36 (v nejdelší ose) | Klasický KBO | První objekt Kuiperova pásu prozkoumaný zblízka po Plutu. |
💡 Původ a evoluce
Současné modely vzniku Sluneční soustavy naznačují, že Kuiperův pás je pozůstatkem původního protoplanetárního disku. Zatímco vnitřní části disku se zformovaly do planet, v této vzdálené a chladné oblasti byl materiál příliš řídký na to, aby se zformovala velká planeta.
Klíčovou roli v dnešní podobě pásu sehrála planetární migrace, popsaná v tzv. modelu z Nice. Podle této teorie se obří planety (Jupiter, Saturn, Uran a Neptun) zformovaly blíže ke Slunci a teprve později migrovaly na své současné pozice. Během této migrace, zejména posunem Neptunu směrem ven, byla velká část původního disku planetek gravitačně rozptýlena. Některé objekty byly vymrštěny do Oortova oblaku, jiné zcela pryč ze soustavy, a část zůstala v Kuiperově pásu, často "uvězněná" v orbitálních rezonancích s Neptunem. Arrokoth, se svou nedotčenou strukturou, je považován za důkaz, že proces formování v této oblasti byl velmi pozvolný.
☄️ Vztah ke kometám
Kuiperův pás je považován za hlavní zdroj krátkoperiodických komet, jako je například Halleyova kometa. Tyto komety mají oběžné doby kratší než 200 let a jejich dráhy leží blízko roviny ekliptiky. Občasné gravitační poruchy, způsobené například vzájemnými srážkami objektů nebo vlivem Neptunu, mohou některý z objektů Kuiperova pásu vychýlit na dráhu směřující do vnitřní Sluneční soustavy. Jak se takové ledové těleso přibližuje ke Slunci, jeho povrch se zahřívá, ledy začínají sublimovat a vytváří se charakteristická koma a ohon.
Naopak dlouhoperiodické komety, s oběžnými drahami tisíců let, pravděpodobně pocházejí z mnohem vzdálenějšího a sférického Oortova oblaku.
🤔 Pro laiky
Představte si naši Sluneční soustavu jako město. V centru je Slunce, kolem něj obíhají planety ve svých "ulicích". Za poslední velkou planetou, Neptunem, ale město nekončí. Místo toho tam začíná obrovské, mrazivé a tmavé "předměstí" plné stavebního odpadu, který zbyl po vzniku města. Tomuto předměstí říkáme Kuiperův pás.
Není to pás kamení jako pás asteroidů mezi Marsem a Jupiterem. Objekty v Kuiperově pásu jsou spíše obrovské, špinavé sněhové koule, složené z ledu, prachu a kamení. Jsou jich tam miliardy, od malých kousků až po obry velké stovky kilometrů. Nejznámějším "obyvatelem" tohoto předměstí je Pluto.
Čas od času se stane, že nějaký kus z tohoto pásu "zabloudí" a je gravitačními silami poslán na výlet směrem ke Slunci. Když se přiblíží k teplu, začne tát a uvolňovat plyny a prach. V tu chvíli ho ze Země vidíme jako krásnou kometu s ohonem. Kuiperův pás je tedy jakousi obří "mrazničkou" a zároveň porodnicí komet.