Kuiperin vyöhyke

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Kuiperin vyöhykkeen kohteiden jakauma 1.1.2000. Tiheä alue kuvan keskellä koostuu Jupiterin radalla olevista trojaaniasteroideista

Kuiperin vyöhyke on Aurinkokunnan ulko-osissa sijaitseva vyöhyke, jossa on harvassa jäisiä pikkuplaneettoja ja komeettoja. Useimmiten kohteet näkyvät suurissakin kaukoputkissa vain pieninä valopisteinä. Monien Kuiperin vyöhykkeen kohteiden läpimitta on alle 1500 km, eli ne ovat suunnilleen saman suuruisia kuin monet planeettojen kuut. Se on pääosin Neptunuksen radan takana. Näin ollen useimpia Kuiperin vyöhykkeen kohteita pitäisi kutsua transneptunisiksi kohteiksi. Transneptunisia kohteita ei yleensä pidetä asteroideina, mutta ne luetaan asteroidien tapaan pikkuplaneetoiksi.[1][2][3] IAU:n vuoden 2006 planeetan määritelmässäkin asteroidit ja transneptuniset kohteet mainittiin erikseen.[4] Kuiperin vyöhykkeessä on hyvin kylmää, ja muun muassa metaani ja typpikin jäätyy siellä. Siellä on muutamia suhteellisen suuria kappaleita, kuten Pluto, Ixion ja Quaoar. Kuiperin vyöhykettä pidetään lyhytjaksoisten komeettojen lähtöalueena. Monien Kuiperin vyöhykkeen kohteiden radat ovat soikeita ja kaltevia, ja niiden kiertoajat ovat tietty murtoluku kerrattuna Neptunuksen kiertoaikaan. Ne ovat siis rataresonanssissa Neptunuksen kanssa. Mutta niin sanotut klassiset Kuiperin vyöhykkeen kohteet eli cubewanot eivät ole resonanssissa Neptunuksen kanssa. Kuiperin vyöhykkeen uskotaan sisältäneen aikaisemmin enemmän kohteita. Muilta tähdiltä on havaittu Kuiperin vyöhykettä muistuttavia pölykiekkoja, joiden pienkappaleita ei tosin näy Maahan asti.

Neptunuksen kuu Triton saattaa olla kaapattu Kuiperin vyöhykkeen kappale.

Kuiperin vyöhykkeen pääosa ulottuu Auringosta 30-55 AU:n päähän.[5] Varsinaiset Kuiperin vyöhykkeen kohteet ovat cubewanoja noin 40-50 AU:n päässä Auringosta. Kuiperin vyöhykkeen ulompi osa, hajanainen kiekko ulottuu yli 200 AU:n päähän. Kuiperin vyöhykkeen kohteita ei voi havaita kaukoputkea tehottomammilla laitteilla tai paljain silmin. Myös aikaisemmin uloimpana planeettana pidetty Pluto lasketaan kuuluvaksi Kuiperin vyöhykkeeseen. Muita tunnettuja Kuiperin vyöhykkeen kohteita ovat Haumea, Makemake, Ixion, Quaoar ja Varuna.

Kuiperin vyöhykkeen kohteita tunnetaan noin 1300.[5] Monien Kuiperin vyöhykkeen kappaleitten radat ovat soikeita ja kaltevia toisin kuin suurten planeettojen. Kuiperin vyöhykkeessä uskotaan olevan jopa yli 70 000 yli 100 km läpimittaista kappaletta. Pieniä Kuiperin vyöhykkeen kohteita uskotaan olevan huomattavasti enemmän kuin suuria, sillä läpimittajakauman arvioidaan olevan verrannollinen neljänteen tai kolmanteen potenssiin. Tällöin 10-kilometrisia kappaleita on 1000-10000 kertaa enemmän kuin 100-kilometrisiä. 99%:ää Kuiperin vyöhykkeiden kohteiden massasta ei voi lainkaan havaita, koska se koostuu kohteista jotka ovat liian pieniä näkyäkseen missään kaukoputkessa.

Kuiperin vyöhyke on 20 kertaa leveämpi kuin asteroidivyöhyke ja 20-200 kertaa massiivisempi. Kuiperin vyöhykkeen uskotaan olevan lyhytjaksoisten komeettojen lähtöalue. Kuiperin vyöhykkeen muodostavat kaukana Auringosta olevat pienet kappaleet, niin sanotut transneptuniset kohteet, jotka eivät ole joutuneet Jupiterin painovoiman vaikutuksen kohteeksi. Lämpötila alueella on noin 50 K eli -223 C. Kohteissa on kiinteästä metaanista, ammoniakista ja vedestä koostuvan lumen ja jään seassa hiilipitoisia orgaanisia yhdisteitä. Monet Kuiperin vyöhykkeen kohteista ovat niin sanotussa rataresonanssissa Neptunuksen kanssa. Resonanssit aiheuttavat Kuiperin vyöhykkeeseen renkaanomaisia tiheitä ja harvoja alueita. Näin ollen Neptunuksen 3:2-resonanssi aiheuttaa tihentymän etäisyydelle 39,4 AU.

Tutkijat uskovat Kuiperin vyöhykkeen kohteita olleen aiemmin paljon enemmän, mutta planeettojen ratahäiriöiden kuluttaneen Kuiperin vyöhykettä huomattavasti. Kuiperin vyöhykkeen ulkopuolella on Oortin pilvi, joka ulottuu noin 100 000 AU:n päähän Auringosta,[5] ja ehkä sitä sisempänä noin 100-3000 AU:n päässä Hillin pilvi. Monilta tähdiltä on löydetty pölykiekkoja, joiden uskotaan olevan Aurinkokuntaa nuorempia Kuiperin vyöhykkeitä. Niissä on vielä niin paljon pölyä, että se näkyy kauas.

Vyöhykkeen löytäminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vyöhykkeen olemassaoloa ehdottivat ensimmäisinä Frederick C. Leonard vuonna 1930 (Pluton löytämisen aikoihin) ja Kenneth E. Edgeworth vuonna 1943. Gerard Kuiper, jonka mukaan vyöhyke on nimetty, esitti 1951, ettei vyöhykkeellä ollut enää jäljellä kohteita. Yksityiskohtaisempia arvioita vyöhykkeen kohteiden olemassaolosta tekivät Al G. W. Cameron vuonna 1962, Fred L. Whipple 1964 ja Julio Fernandez 1980.lähde?

Ennen 1990-lukua Pluto ja sen kuu Kharon olivat ainoat tunnetut Kuiperin vyöhykkeen kohteet – tosin vyöhyke sai nimensä vasta sen jälkeen, kun ensimmäinen uusi kohde (15760) 1992 QB1 löydettiin vuonna 1992. Sen jälkeen vyöhykkeeltä on löydetty jatkuvasti uusia kohteita. Tietokonemallinteiden ja teorioiden perusteella on otaksuttu, että vyöhykkeen loppuminen noin 50 AU:n saattaa selittyä Marsin kokoisen kappaleen vaikutuksella.[6] On myös esitetty olettamuksia, että kiviplaneettojen kokoisia kappaleita voisi löytyä kaukaa Kuiperin vyöhykkeen takaa, sillä suuri etäisyys tekisi myös suurempien kohteiden havaitsemisen hankalaksi.[7]

Luokittelu ja rataresonanssit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kuiperin vyöhykkeen rataresonansseja
Kuiperin vyöhykkeen kentaurien ratoja.

Kuiperin vyöhykkeen etäisyys auringosta on noin 30–55 AU.[5] Ulomman Aurinkokunnan pieniä kohteita kutsutaan monesti kaikkia yhteisnimellä KBO eli Kuiperin vyöhykkeen kohde. Nimitys on epätäsmällinen, sillä jotkut kohteet eivät ole täsmällisesti sanoen Kuiperin vyöhykkeessä. Nimitys transneptuninen kohde TNO on parempi. Ulomman aurinkokunnan ulko-osien pikkuplaneetat jaotellaan seuraaviin ryhmiin.

Plutinot ja twotinot ovat resonanssissa Neptunuksen kanssa. Plutokin kuuluu plutinoihin. 2:3 resonanssi tarkoittaa, että plutino kiertää 3 kierrosta siinä missä Neptunus kiertää kaksi kierrosta. Sopivan tyyppisissä 2:3 resonansseissa olevat radat ovat teorioiden mukaan vakaita. Twotinot ovat 1:2 resonanssissa. Nämä ja 2:5, 3:4, 3:5, 4:5, tai 4:7 resonansseissa olevat kohteet ovat melko elliptisillä radoilla.

Cubewanot ja hajanainen kiekko[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kuiperin vyöhykkeen kohteiden etäisyysjakauma. Huomaa 3:2-rataresonanssi noin 40 AU:n päässä Auringosta.

Cubewanot eli klassiset KBO:t kiertävät ympyrämäisemmillä radoilla tyypillisellä Kuiperin vyöhykkeellä, eivätkä ole resonanssissa. Cubewanojen etäisyys on yli 41 AU. Tunnetuin cubewano lienee Quaoar. Hajanaisen kiekon kohteet ovat noin 44-200 AU:n päässä. Radat voivat olla hyvin kaltevia tosin kuin KBO:jen. Tunnetuin näistä lienee Eris (2003 UB313) ja kaukaisin 2000 CR105. Se sijaitsee hajanaisen kiekon ja sisemmän Oortin pilven rajalla. Myös Kuiperin vyöhykkeen kohteita kaukaisempia kappaleita tunnetaan. Sedna ja 2012 VP113 sijaisevat lähimmilläänkin vyöhykkeen ulkoreunan takana.[8][9]

Kuiperin vyöhykkeen synty[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kuiperin vyöhykkeen alkuperää ei tunneta, mutta monesti Kuiperin vyöhykkeen kohteiden uskotaan olevan Aurinkokunnan synnystä jäljelle jääneitä planeettojen raaka-aineita, planetesimaaleja. Näin ollen uskotaan, että Kuiperin vyöhyke olisi ollut aikoinaan tiheämpi. Kun kappaleet sitten törmäsivät keskenään, ne useimmiten hajosivat pölyksi. Aurinkotuuli puhalsi pölyä pois, ja hieman isommat kappaleet ajautuivat planeettoihin ja Aurinkoon Poynting-Robertsonin efektin takia. Myös planeettojen ratahäiriöt suistivat Kuiperin vyöhykkeen kohteita radaltaan. Kuiperin vyöhykkeen vetovoiman uskotaan aikoinaan siirtäneen Uranuksen ja Neptunuksen hyvin hidasta vauhtia nykyisille radoilleen. Uranuksen ja Neptunuksen vaeltaessa ulospäin, Kuiperin vyöhykkeen kohteita sinkoutui niiden vetovoiman vaikutuksesta hyvin läheisiä ohituksessa tähtienväliseen aravuuteen, Oortin pilveen ja Aurinkokunnan sisäosiin, jopa Aurinkoon asti.

Muita Kuiperin vyöhykkeitä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääartikkeli: Pölykiekko
Pari toisilta tähdiltä havaittua pölykiekkoa.

Monien toisilta tähdiltä havaittujen pölykiekkojen uskotaan olevan Kuiperin vyöhykkeitä. Niissä oleva valtava määrä pölyä säteilee muun muassa infrapunasäteilyä. Noin 15-20% Auringon tyyppisistä tähdistä säteilee paljon kaukoinfrapunasäteilyä, joka liittyy Kuiperin vyöhykkeeseen.lähde? Muilta tähdiltä havaittuja Kuiperin vyöhykettä muistuttavia pölykiekkoja on kahdenlaisia: 20-30 AU:n etäisyydellä olevia kapeita vyöhykkeitä, ja yli 50 AU:n päässä olevia leveitä vyöhykkeitä.[10]

Näitä pölykiekkoja on havaittu muun muassa Vegalta, Fomalhautilta ja Epsilon Eridanilta sekä Beta Pictorikselta. Ajan mukana pöly ajautuu keskustähteensä tai pienempi pöly puhaltuu pois keskustähden säteilyn vaikutuksesta, tai putoaa suurempien kappaleiden pinnalle. Näin ollen jonkun mekanismin täytyy tuotata jatkuvasti uutta pölyä. Pölyn uskotaan syntyvän jääpitoisten asteroidien tai komeettojen törmyksistä. Jään seassa on hieman muun muassa hiilipölyä ja kivipölyä.

Suurimmat Kuiperin vyöhykkeen kappaleet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vyöhykkeen kappaleet on järjestetty niiden absoluuttisen magnitudin mukaan.

Numero Nimi Absoluuttinen magnitudi Päiväntasaajan läpimitta (km) Keskietäisyys
Auringosta (AU)
Löytöaika Löytäjä Läpimitan
mittaustapa
136 199 Eris -1,2[11] 2 326–2 330[12][13] ~67,7 2005 M. Brown, C. Trujillo & D. Rabinowitz tähdenpeitto
134 340 Pluto -0,7 2 329 39,4 1930 Clyde Tombaugh tähdenpeitto
136 472 Makemake 0,1 1 426 ~45,6 2005 M. Brown, C. Trujillo & D. Rabinowitz oletettu albedo
136 108 Haumea 0,4 1 252 ~43,3 2005 J.L. Ortiz et al. oletettu albedo
(134 340) I Kharon 1 1 270 39,4 1978 James W. Christy tähdenpeitto
225 088 2007 OR10 2,0[14] 1 290[13] 66,84 2007 M. E. Schwamb, M. Brown & D. Rabinowitz oletettu albedo
90 482 Orcus 2,3 983 39,47 2004 Michael E. Brown, Chadwick A. Trujillo, David L. Rabinowitz oletettu albedo
50 000 Quaoar 2,6 1 092 43,25 2002 Chadwick A. Trujillo & Michael E. Brown suora kuvaus
28 978 Ixion 3,2 674 39,6 2001 Deep Ecliptic Survey lämpötila
55 636 2002 TX300 3,3 309[13] 43,1 2002 NEAT lämpötila
20 000 Varuna 3,7 763 43,23 2000 Robert S. McMillan lämpötila
174 567 Varda 3,7 692 45,63 2003 J. A. Larsen lämpötila
55 565 2002 AW197 3,8 698[13] 47,52 2002 Chadwick A. Trujillo, Michael E. Brown, Eleanor F. Helin, Steven H. Pravdo, Kenneth J. Lawrence, Michael D. Hicks / Palomarin observatorio oletettu albedo
55 637 2002 UX25 3,9 704[13] 42,71 2002 Anne S. Descour / Spacewatch oletettu albedo
84 522 2002 TC302 4,2 591 55,52 2002 NEAT oletettu albedo
120 347 Salacia 4,2[13] 921[13] 41,96 2004 H. G. Roe, M. Brown & K. M. Barkume oletettu albedo
15 874 1996 TL66 5,4 344[13] 85,33 1996 David Jewitt et. al oletettu albedo

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Neil deGrasse Tyson: The Pluto files : the rise and fall of America's favorite planet. New York : W.W. Norton, 2009. ISBN 0393065200. (englanniksi)
  2. Govert Schilling: The Hunt for Planet X: New Worlds and the Fate of Pluto, s. 291–294. New York : Copernicus Books/Springer Science + Business Media, 2009. ISBN 0387778047. (englanniksi)
  3. Asteroid (englanniksi)
  4. IAU: RESOLUTION B5: Definition of a Planet in the Solar System (englanniksi)
  5. a b c d Kuiper Belt & Oort Cloud: Read More Solar System Exploration. NASA. Viitattu 5.5.2012. (englanniksi)
  6. Brunini, A.; Melita, M. D.: The Existence of a Planet beyond 50 AU and the Orbital Distribution of the Classical Edgeworth-Kuiper-Belt Objects. Icarus, 2002, 160. vsk, nro 1, s. 32-43. Artikkelin verkkoversio Viitattu 17.3.2014. (englanniksi)
  7. NASA Supported Research Helps Redefine Solar System's Edge 2014. Viitattu 16.4.2014. (englanniksi)
  8. Brown, Michael E.; Trujillo, Chadwick; Rabinowitz, David: Discovery of a Candidate Inner Oort Cloud Planetoid. The Astrophysical Journal, , 617. vsk, nro 1, s. 645–649. Artikkelin verkkoversio Viitattu 16.4.2014. (englanniksi)
  9. Alexandra Witze: Farthest dwarf planet yet spotted 2014. Nature News. Viitattu 16.4.2014. (englanniksi)
  10. Kuiper Belt-Like Disks Around Two Nearby Stars Universe Today. 2006. Viitattu 5.5.2012. (englanniksi)
  11. 136199 Eris (2003 UB313) JPL Small-Body Database Browser. NASA. Viitattu 16.4.2014. (englanniksi)
  12. Kaukainen Eris on Pluton kaksonen (Kääpiöplaneetan koko mitattiin tarkasti sen kuljettua taustataivaan tähden editse.) 26. lokakuuta 2011. ESO. Viitattu 16.4.2014.
  13. a b c d e f g h Michael E. Brown: How many dwarf planets are there in the outer solar system? (updates daily) Viitattu 16.4.2014. (englanniksi)
  14. 225088 (2007 OR10) JPL Small-Body Database Browser. NASA. Viitattu 16.4.2014. (englanniksi)

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Kuiperin vyöhyke.
Aurinkokunta
Planeetat ja kääpiöplaneetat
Aurinko Merkurius Venus Kuu Maa Phobos ja Deimos Mars Ceres Asteroidivyöhyke Jupiter Jupiterin kuut Saturnus Saturnuksen kuut Uranus Uranuksen kuut Neptunuksen kuut Neptunus Pluton kuut Pluto Haumean kuut Haumea Makemake Kuiperin vyöhyke Dysnomia Eris Hajanainen kiekko Oortin pilviSolar System XXX.png
Aurinko · Merkurius · Venus · Maa · Mars · Ceres · Jupiter · Saturnus · Uranus · Neptunus · Pluto · Haumea · Makemake · Eris
Kuut (Maan · Marsin · Jupiterin · Saturnuksen · Uranuksen · Neptunuksen · Pluton · Haumean · Eriksen · Pikkuplaneettojen)
Renkaat (Jupiterin · Saturnuksen · Rhean · Chariklon · Uranuksen · Neptunuksen)
Pienkappaleet · Pikkuplaneetat (Asteroidit (NEA:t · Asteroidivyöhyke · Troijalaiset)) · Damocloidit · Kentaurit
Transneptuniset kohteet · (Kuiperin vyöhyke · Hajanainen kiekko · Hillsin pilvi · Oortin pilvi) · Komeetat · Meteoroidit