|
Долгое время Плутон считался последней, самой далёкой планетой Солнечной системы. Однако были известны малые тела, уходящие намного дальше Плутона или вообще покидающие Солнечную систему - это кометы. Этот факт, а также другие соображения позволили американскому астроному Джерарду Койперу высказать в 1951 году предположение, что на расстоянии от 35 до 50 а.е. от Солнца существует пояс, который является источником короткопериодических комет. Возможно, он представляет собой остаток туманности, из которой образовалась Солнечная система. В последние десятилетия действительно было обнаружено множество объектов в поясе Койпера, а также другие объекты с особенными орбитами. В статье рассказано об этих объектах и об их классификации. Также будет обсуждён вопрос о том, не следует ли отнести Плутон к одному из этих новых классов объектов.
Класс Кентавров
Открытие необыкновенных объектов в Солнечной системе , не вписывающихся в исторически сложившуюся классификацию планет, их спутников, комет и астероидов, началось с обнаружения Хирона - малого тела, природа которого до сих пор окончательно не установлена.
18 октября 1977 года Чарльз Ковал на фотографических пластинках, полученных на 1,2 метровом телескопе Шмидта на обсерватории Маунт Паломар, открыл малое тело, получившее название 1997 UB. Объект рассматривался как астероид, но его орбита находилась гораздо дальше всех известных к тому времени астероидов. Он был обнаружен как медленно движущийся объект, и этот факт позволил переоткрыть его на старых фотографических пластинках, одна из которых была датирована даже 1895 годом.
У автора возникла мысль, что этот объект может быть кометой, и в 1988 году это предположение подтвердилось - у объекта вблизи перигелия появились кома и хвост. Однако по размерам и массе он значительно превосходил все известные ранее кометы. Так, его диаметр в 20 раз больше кометы Галлея. Поэтому это тело назвали Хироном - то ли астероид, то ли комета, по аналогии с древнегреческим кентавром (получеловек-полулошадь). Природа Хирона до сих пор неизвестна. В дальнейшем тела, подобные Хирону, стали относить к классу Кентавров (The Centaurs).
Хирон движется между Юпитером и Ураном по сильно вытянутой орбите с большой полуосью 13,7 а.е. и эксцентриситетом 0,384. Период обращения вокруг Солнца составляет 50,8 лет. Орбита наклонена к плоскости эклиптики на 6,93 градуса. Диаметр Хирона равен 170 км, период вращения - 5,9 часа.
К марту 1999 года были известны уже восемь объектов, относящихся к классу Кентавров. Все они движутся между Юпитером и Нептуном, т.е. большие полуоси их орбит находятся в пределах от 8 до 25 а.е., наклонения - от 0 до 25 градусов, эксцентриситеты от 0,16 до 0,62. Один объект имеет имеет обратное движение.
Комбинируя измерения теплового и видимого излучения Кентавра 1997 CU26, удалось оценить геометрическое альбедо этого объекта как 0,045 ± 0,010 и его диаметр 302 ± 30 км. Этот объект является самым большим из семейства Кентавров, а его поверхность очень тёмная.
По видимому, Хирон и другие объекты этого семейства пришли из пояса Койпера. Гравитационные возмущения от больших планет могли воздействовать на объекты таким образом, что они перешли на орбиты, подобные орбите Хирона, однако эти орбиты являются неустойчивыми. Они могут существенно измениться уже через несколько миллионов лет.
Транснептуновые объекты
Обнаружение объектов за орбитой Нептуна (транснептуновых объектов) является замечательным открытием. В 1992 году, после 5 лет систематических поисков, на обсерватории на Гавайях был открыт первый из них, обозначенный как 1992 QB1. Это был медленно движущийся объект. Вычисления показали, что он находится почти в 1,5 раза дальше, чем Нептун. Период движения его равен 291 году, орбита - почти круговая, перигелий находится на расстоянии 40,9 а.е., афелий - 47,8 а.е., а большая полуось орбиты равна 44,3 а.е. Наклон его орбиты равен 2,2°. Диаметр этого тела приблизительно равен 283 км. К марту 1999 года было известно уже 113 объектов пояса Койпера. Самый большой из них имеет диаметр около 800 км, а самый маленький - 96 км.
Класс Плутино
Замечательным результатом наблюдений транснептуновых объектов было обнаружение множества далёких объектов на резонансных орбитах, среднее движение которых составляет соотношение 3/2 со средним движением Нептуна. Известно, что на такой орбите находится и Плутон. По этой общей динамической особенности объекты получили название Плутино - маленькие Плутончики. В настоящее время (к марту 1999 г.) из 133 открытых транснептуновых объектов 33 относятся к семейству Плутино. Предполагается, что число таких объектов размером более 100 км превышает 25000.
Все орбиты Плутино характеризируются большой полуосью, приблизительно равной 39 а.е. Однако эксцентриситеты и наклоны орбит сильно различаются: эксцентриситеты лежат в пределах от 0,11 до 0,35, а наклоны от 0 до 20. При этом перигелийное расстояние достигает 26 а.е., а афелийное - 53 а.е.
Возможно, резонанс 3/2 действует стабилизирующим образом для орбит этих объектов. Резонансные объекты на эллиптических орбитах могут пересечь орбиту Нептуна, однако никогда не приближаются к планете, так же, как и Плутон. Поэтому возмущение их орбит притяжением Нептуна малы.
Классические объекты пояса Койпера
Большинство (70 из 113) объектов пояса Койпера движутся на расстояниях почти в 1,5 раза дальше Нептуна по круговым орбитам с различными наклонами. Они называются классическими объектами пояса Койпера. Большие полуоси их орбит лежат в пределах от 40 до 48 а.е., наклоны различны - от 0 до 40.
Если проанализировать орбиты всех этих объектов, то, по крайней мере, десять объектов не вписываются в указанную классификацию. Два объекта с большой полуосью 36 а.е. и малым эксцентриситетом около 0,1 имеют резонанс 3/4 с Нептуном. Два объекта имеют орбиты с большой полуосью 42,2 а.е. и эксцентриситетом 0,2 т.е. они движутся в резонансе 3/5 с Нептуном, ещё два тела движутся в резонансе 4/5. Три объекта нельзя причислить ни к одному из перечисленных классов. Один объект относится к новому динамическому классу далёких высокоэллиптических орбит с большой полуосью 84 а.е.
Новый динамический класс объектов солнечной системы
В 1996 году с помощью 2,2-метрового телескопа и ПЗС-камеры во время широкого поиска транснептуновых объектов солнечной системы был открыт необычный объект TL66. Орбита объекта сильно отличается от других известных объектов класса Койпера. Он находится на сильно вытянутой орбите (e=0,58) с большой полуосью 84 а.е., что примерно вдвое больше, чем у классических транснептуновых объектов. Орбита этого тела наклонена к плоскости эклиптики под углом 24°, что тоже больше наклона большинства транснептуновых объектов (но не всех). Объект также отличается своим большим размером. Из видимой величины 21 m и предполагаемого альбедо 0,04 был оценён его диаметр - 500 км. Во всяком случае, это большой объект.
Можно предположить, что объектов с подобными орбитами существует много. Исходя из того факта, что исследовалась только малая область неба, и, учитывая, что объект открыт в перигелии на расстоянии 35 а.е., а период его обращения равен 770 годам, и большую часть периода обращения он находится на очень большом расстоянии от Солнца, учёные оценивают количество подобных объектов в 10000, а меньших размеров - ещё больше. Их общая масса может составить от 0,5 до одной массы Земли, что намного превышает массу астероидов "классического пояса", расположенного между орбитами Марса и Юпитера. Можно предположить, что TL66 - первый представитель нового класса объектов.
Плутон - большая планета или транснептуновый объект?
Плутон был известен как девятая планета солнечной системы со времени его открытия Клайдом Томбо в 1930 году. Орбита Плутона оказалась сильно вытянутой с эксцентриситетом 0,246, с большим наклоном 17° и с большой полуосью почти 40 а.е. Период обращения его по орбите составляет примерно 248 лет.
Плутон по орбитальным характеристикам относится к классу Плутино. Рассмотрим теперь физические характеристики Плутона. Его средний радиус - 1195 км, т.е. по величине он уступает семи спутникам больших планет - Луне, Ио, Европе, Ганимеду, Каллисто, Титану и Тритону. По массе он составляет одну пятисотую массы Земли. Средняя плотность Плутона также мала - 1,7 г/см3, это указывает на то, что Плутон состоит в основном из камня и льда. Плутон является вторым самым контрастным телом солнечной системы после Япета. Поверхность Плутона достаточно яркая, его альбедо составляет 0,3. Яркие области поверхности покрыты, по видимому, в основном замёрзшим азотом с малыми фракциями метана в твёрдом виде. Это указывает на то, что температура на поверхности ниже 70 К, что составляет -203 С°. Состав тёмных областей неизвестен. Покрытие Плутоном ярких звёзд позволило непосредственно определить наличие атмосферы у Плутона. Спутник Плутона, названный Хароном, был открыт в 1978 году. Оказалось, что спутник Плутона очень велик по сравнению с планетой, его радиус составляет 593 км, т.е. примерно половину радиуса Плутона. Он движется по орбите в плоскости экватора Плутона. Плутон и Харон всегда обращены друг к другу одной и той же стороной. Другими словами, периоды вращения обоих тел вокруг их осей и орбитальный период Харона совпадают.
Астрономы всегда видели, что Плутон не вписывается в общую картину строения Солнечной системы, где существует чёткое разделение на внутренние планеты земной группы и внешние газообразные планеты-гиганты. Отметим следующие особенности системы Плутон-Харон в сравнению с остальными большими планетами Солнечной системы.
Во-первых, все внешние планеты являются газовыми гигантами, в то время как Плутон - маленький твёрдый объект.
Во-вторых, Плутон вдвое меньше любой из планет Солнечной системы (средний радиус Меркурия - 2440 км, Плутона - 1195 км).
В-третьих, орбита Плутона - самая наклонённая к плоскости эклиптики (i=17,1) и имеет самый большой эксцентриситет (e=0,246). Близкое значение эксцентриситета имеет только Меркурий (e=0,206).
Далее, орбита Плутона - единственная орбита, которая пересекает орбит другой планеты (до 11 февраля 1999 года Плутон находился ближе орбиты Нептуна).
И последнее, спутник Харон больше по сравнению с Плутоном, чем любой другой спутник в Солнечной системе (масса Харона составляет примерно 1/7 массы Плутона, в то время как масса Луны составляет 1/81 массы Земли).
Сейчас уже ясно, что за орбитой Нептуна можно найти другие объекты, сравнимые по размеру с Плутоном. Однако Плутон не может считатся занептуновым объектом, так как он довольно сильно отличается от большинства из них. Во-первых, Плутон отличается размерами, которые достаточны, в частности, для удержания атмосферы из метана и азота. Однако в газообразном состоянии атмосфера может существовать только тогда, когда Плутон находится вблизи перигелия, а весь длинный "год", который составляет у Плутона 248 земных лет, атмосфера Плутона существует в виде замёрзшего льда. Далее, Плутон имеет спутник, что отличает его от большинства транснептуновых объектов, впрочем, в астероидном поле уже найдено несколько астероидов, имеющих спутники.
Чтобы решить вопрос, является ли Плутон большой планетой, необходимо дать точное определение понятию "планета". Это определение должно быть достаточно общим, чтобы оно учитывало как будущие открытия в нашей Солнечной системе, так и предполагаемые планеты у других звёзд. В связи с проходящими дискуссиями и выступлениями в печати Международный Астрономический союз (МАС) выступил с заявлением, уточняющим позицию Плутона. Во-первых, пока нет причин изменять статус Плутона как девятой планеты Солнечной системы, какой бы комисией, рабочей группой или подразделением МАС это предложено не было. Во-вторых, поскольку открыто значительное количество малых объектов за Нептуном, похожих на Плутон, предполагается присвоить Плутону номер в каталоге транснептуновых объектов, чтобы наблюдения и вычисления, касающихся этих объектов, могли быть соответствующим образом согласованы. Этот процесс никак не меняет статус Плутона как планеты.
|
|
