Dziś, 14 września 2013 roku, mija dokładnie 5 lat od nagłej aktywacji wulkanu Shiveluch, która doprowadziła do częściowego zniszczenia jego fundamentów. Tego dnia staraliśmy się wybrać 10 największych erupcji wulkanów, które zostały zarejestrowane i ocenione przez specjalną skalę – Indeks Wybuchowości Wulkanu (VEI).
Skala ta została opracowana w latach 80-tych, uwzględnia wiele czynników, takich jak wielkość erupcji, prędkość i inne. Skala obejmuje 8 poziomów, z których każdy jest 10 razy większy od poprzedniego, czyli erupcja poziomu 3 jest 10 razy silniejsza niż erupcja poziomu 2.
Ostatnia erupcja poziomu 8 miała miejsce na Ziemi ponad 10 000 lat temu, ale w historii ludzkości nadal zdarzały się potężne erupcje. Oferujemy TOP 10 największych erupcji wulkanów w ciągu ostatnich 4000 lat.
Huaynaputina, Peru, 1600, VEI 6
Wulkan ten spowodował największą erupcję w Ameryce Południowej w historii ludzkości. Natychmiastowe uwolnienie natychmiast spowodowało powstanie kilku potoków błota, które skierowały się w stronę wybrzeża Pacyfiku. Ze względu na popiół wyrzucony w powietrze lata w Ameryce Południowej były jednymi z najzimniejszych od pół tysiąclecia. Erupcja zniszczyła pobliskie miasta, które odbudowano dopiero sto lat później.
Krakatoa, Cieśnina Sundajska, Indonezja, 1883, VEI 6
Przez całe lato potężny ryk wewnątrz góry był zapowiedzią erupcji, która miała miejsce w dniach 26–27 kwietnia. Podczas erupcji wulkan wyrzucił tony popiołu, skał i lawy, a górę było słychać tysiące kilometrów dalej. Ponadto ostry wstrząs spowodował czterdziestometrową falę, nawet na innym kontynencie odnotowano wzrost fal. W wyniku erupcji zginęło 34 000 osób.
Wulkan Santa Maria, Gwatemala 1902, VEI 6
Erupcja tego wulkanu była jedną z największych w XX wieku. Gwałtowny wstrząs wywołany przez wulkan, który był uśpiony przez 500 lat, spowodował powstanie krateru o szerokości półtora kilometra. Wulkan pochłonął życie setek ludzi.
Wulkan Novarupta, Półwysep Alaska, czerwiec 1912, VEI 6
Wulkan ten jest częścią Pacyficznego Pierścienia Ognia i miał największą erupcję XX wieku. Potężna eksplozja wyrzuciła w powietrze 12,5 kilometrów sześciennych popiołu i magmy.
Wulkan Pinatubo, Luzon, Filipiny, 1991, VEI 6
Erupcja wypuściła tyle popiołu, że dachy pobliskich domów zawaliły się pod jego ciężarem. Oprócz popiołu wulkan wypuścił do powietrza inne substancje, które na rok obniżyły temperaturę planety o pół stopnia.
Wyspa Ambrym, Republika Vanuatu, 50 rne, VEI 6 +
Na tej małej wyspie miała miejsce jedna z największych erupcji w historii. Do dziś wulkan ten pozostaje jednym z najbardziej aktywnych na świecie. W wyniku erupcji utworzyły się kaldery o szerokości 12 km.
Wulkan Ilopango, Salwador, 450 rne, VEI 6 +
Chociaż góra ta znajduje się zaledwie kilka mil od stolicy, San Salvador, w przeszłości spowodowała niesamowitą erupcję. Zniszczył wszystkie osady Majów i pokrył popiołem jedną trzecią kraju. Szlaki handlowe zostały zniszczone, a cała cywilizacja zmuszona była przenieść się na niziny. Obecnie w kraterze znajduje się jedno z największych jezior w Salwadorze.
Góra Thera, Grecja, ok. 1610 r. p.n.e., VEI 7
Archeolodzy uważają, że siła erupcji tego wulkanu jest porównywalna z siłą kilkuset bomb nuklearnych. Jeśli byli tu mieszkańcy, albo uciekli, albo zginęli pod nieodpartą siłą. Wulkan nie tylko wywołał ogromne tsunami i obniżył temperaturę planety ogromnymi chmurami siarki, ale także zmienił klimat jako całość.
Wulkan Changbai, granica chińsko-koreańska, 1000 r., VEI 7
Erupcja była tak silna, że nawet w północnej Japonii znajdowały się osady popiołu. W ciągu tysiąca lat ogromne kratery zamieniły się w jeziora popularne wśród turystów. Naukowcy sugerują, że w głębinach jezior żyją wciąż niezbadane stworzenia.
Góra Tambora, Wyspy Sumbawa, Indonezja, 1815, VEI 7
Erupcja góry Tambora jest najpotężniejszą w historii ludzkości. Góra ryknęła tak głośno, że było ją słychać w odległości 2000 km. W sumie zginęło około 71 000 osób, a chmury popiołu pokryły wieleset kilometrów wokół.
Odkryto dziesiątą planetę Układu Słonecznego
Międzynarodowe Towarzystwo Astronomiczne potwierdziło odkrycie 10. planety Układu Słonecznego.
Rzecznik California Institute of Technology Mike Brown powiedział, że nowa planeta jest większa od Plutona, którego średnica wynosi około 2250 km, i jest dwukrotnie dalej od Słońca. Według naukowców odległość do niego jest obecnie 97 razy większa niż odległość Ziemi od Słońca. Planeta krąży wokół Słońca w ciągu około dziesięciu i pół tysiąca ziemskich lat. A promień orbity wynosi 130 miliardów kilometrów.
Obiekt nie otrzymał jeszcze oficjalnej nazwy, ale odkrywcy tymczasowo nazywają go 2003 UB313 lub Sednaya – na cześć morskiego bóstwa plemienia Eskimosów Inuitów.
Nową planetę odkryli Michael Brown z Tsaltech, Chad Trujillo z Obserwatorium Gemini na Hawajach i David Rabinowitz z Uniwersytetu Yale.
W wywiadzie dla BBC Rabinovich powiedział: „To niesamowity dzień i niesamowity rok. 2003 UB313 jest być może większa od Plutona. Jest mniej jasna od Plutona, ale znajduje się od niego trzy razy dalej. Gdyby tylko znajdowała się na w tej samej odległości co „Pluton, wtedy byłby od niego jaśniejszy. Teraz świat wie, że istnieją inne Plutony, które znajdują się na obrzeżach Układu Słonecznego, gdzie trudno je znaleźć”.
Planetę odkryto za pomocą Teleskopu Samuela Oschina w Obserwatorium Palomar oraz Teleskopu Gemini North na Hawajach.
„Próbki widmowe uzyskane w Obserwatorium Gemini są szczególnie interesujące, ponieważ wskazują, że powierzchnia tej planety jest bardzo podobna do powierzchni Plutona” – powiedział Chad Trujillo. Składa się głównie ze skał i lodu.
Orbita 2003 UB313 nie jest podobna do orbit innych planet, prawdopodobnie ze względu na wpływ Neptuna. Astronomowie uważają, że w pewnym momencie historii planety wpływ grawitacyjny Neptuna wyrzucił ją na orbitę obróconą o 44 stopnie w stosunku do płaszczyzny ekliptyki.
Nowe ciało kosmiczne zostało po raz pierwszy zauważone 21 października 2003 roku, ale wtedy naukowcy nie podejrzewali, że się porusza. Piętnaście miesięcy później, w styczniu 2005 roku, teleskopy nie były w stanie wykryć jej w tym samym punkcie nieba. Naukowcy twierdzą, że próbowali zlokalizować planetę za pomocą Kosmicznego Teleskopu Spitzera, który wykrywa światło podczerwone, ale nie udało im się tego znaleźć. Na tej podstawie stwierdzono, że obiekt się poruszał.
Górna granica błędu obserwacji w tych warunkach wynosi 3 tys. km, co oznacza, że średnica planety nie może być większa od tej wartości – twierdzą naukowcy. Nawet najniższa granica błędu obserwacyjnego sprawia, że nowa planeta jest większym ciałem niebieskim niż Pluton.
Jeśli jednak średnica ciała kosmicznego okaże się wynosić zaledwie około 2 tys. km, odkryty obiekt wypadnie z kategorii planet w ramach definicji „planetoidy”.
Jednak ciało niebieskie prawdopodobnie ma własnego satelitę. Wyjaśnia to niezwykle długi okres obrotu znaleziska wokół własnej osi – od 20 do 50 dni.
Jak wyjaśnił Brown, 2003 UB313 będzie widoczna w teleskopach przez następne sześć miesięcy w gwiazdozbiorze Wieloryba. Przyznał też, że naukowcy liczyli najpierw na ponowne sprawdzenie wszystkich danych, a potem dopiero na upublicznienie odkrycia, ale doszło do wycieku informacji. Wcześniej Hiszpanie nazwali odkryte ciało kosmiczne 2003 EL61, a Amerykanie - K40506A.
Jak zauważa felietonista naukowy BBC David Whitehouse, od odkrycia Neptuna w 1846 roku planeta ta stała się największym ciałem niebieskim odkrytym przez astronomów w Układzie Słonecznym.
Jak to się ma do niedawnego odkrycia innej planety?
Okres rewolucji tu i tam trwa 10 000 lat
W prawym górnym rogu: 48-calowy teleskop układu Schmidta Obserwatorium Palomar, na którym na przestrzeni trzech lat sukcesywnie odkryto: Quaoar (czerwiec 2002, klasyczny obiekt z Pasa Kuipera o średnicy około 1250 km), Sedna (listopad 2003, „coś” o średnicy nie większej, ale nie dużo mniejszej niż 1700 km) oraz Planeta 2004 DW (luty 2004, rezonans z rodziny plutino o możliwej średnicy w przedziale 840-1800 km).
Odkryliśmy mniejszą planetę 2003 VB12 (popularna nazwa Sedna) - najdalszy znaleziony do tej pory obiekt w Układzie Słonecznym. Stare fotografie z lat 2001, 2002, 2003, na których została odnaleziona, pozwoliły nam doprecyzować orbitę Sedny. Okazała się bardzo wydłużona, a jednocześnie całkowicie leżąca poza pasem Kuipera: jej półoś wielka wynosi 480 ± 40 AU. i odległość peryhelium 76 ± 4 AU.
Taka orbita jest nieoczekiwana w świetle naszego obecnego zrozumienia Układu Słonecznego. Może to być albo (1) wynik rozproszenia na jeszcze nieodkrytej odległej planecie transplutońskiej, albo (2) wynik zakłócenia ze strony przechodzącej gwiazdy, która przeszła bardzo blisko, albo wreszcie (3) wynik powstania Układ Słoneczny w bliskiej gromadzie gwiazd.
We wszystkich tych scenariuszach prawdopodobnie istniałaby inna znacząca populacja obiektów transNeptuna poza tymi, które znamy w Pasie Kuipera (klasyczne obiekty Pasa Kuipera, rezonanse i rozproszone obiekty Pasa Kuipera). Co więcej, w dwóch najbardziej prawdopodobnych scenariuszach Sedna otrzymuje najlepsze wyjaśnienie jako obiekt w wewnętrznej części Obłoku Oorta.
Ryż. 1. Eskimoska bogini morza Sedna, na cześć której odległa transplutońska planeta 2003 VB12 otrzymała swoją nazwę (wciąż nieoficjalna). Według mitów Eskimosów Sedna żyje w ciemnych głębinach zimnego Oceanu Arktycznego. Astronomowie odkryli, że dobrym niebieskim analogiem dla tych regionów są odległe obrzeża Układu Słonecznego, za Pasem Kuipera.
Ryż. 2. Odkrywca planety Michael Brown poprosił eskimoską boginię morza Sednę o mały przysmak na cześć swojego odkrycia. Najwyraźniej nie pozostawiła go bez nagrody.
Wstęp
Strefa planetarna Układu Słonecznego (tzw. strefa orbit prawie kołowych z niewielkim nachyleniem do ekliptyki) najwyraźniej kończy się w odległości około 50 jednostek astronomicznych. ze słońca. Liczba ta wyznacza zewnętrzną krawędź klasycznego pasa Kuipera. Jak wiadomo, wiele ciał ze strefy planetarnej o bardzo ekscentrycznych orbitach - komet i rozproszonych obiektów z Pasa Kuipera - z powodzeniem przekracza tę granicę, ale ich peryhelia zawsze pozostają w strefie planetarnej.
Daleko za jego granicami leży królestwo komet. Astronomowie uważają, że wiele z tych lodowych ciał zamieszkuje hipotetyczny Obłok Oorta, do którego odległość może wynosić około 10 tysięcy jednostek astronomicznych. Lwia część komet w tym hipotetycznym obłoku prawdopodobnie pozostanie tam na czas nieokreślony, a jedynie zakłócenia powodowane przez przechodzące gwiazdy lub galaktyczne efekty pływowe czasami zakłócają orbity niektórych z nich, powodując inwazję wewnętrznego Układu Słonecznego. Tutaj astronomowie odkrywają je pod przykrywką nowych komet długookresowych.
Okazuje się zatem, że każdy obecnie znany lub spodziewany w przyszłości obiekt Układu Słonecznego musi posiadać co najmniej jedną z dwóch właściwości: albo jego peryhelium leży wewnątrz strefy planetarnej, albo jego aphelium znajduje się w Obłoku Oorta (ewentualnie obie).
Począwszy od listopada 2001 roku wraz z kolegami zaczęliśmy systematycznie skanować niebo w poszukiwaniu odległych, wolno poruszających się obiektów za pomocą 48-calowego teleskopu Schmidta w Obserwatorium Palomar, używając nowej szerokokątnej kamery CCD QUEST. Przegląd ten potrwa około 5 lat i powinien objąć większość nieba dostępnego dla teleskopów Obserwatorium Palomar. Po ukończeniu będzie to największe badanie nieba mające na celu poszukiwanie odległych, poruszających się obiektów od czasu podobnego przeglądu przeprowadzonego przez odkrywcę Plutona Clyde'a Tombaugha (1961). Główny cel naszego badania: poszukiwanie tych rzadkich, dużych obiektów z Pasa Kuipera, które przeoczono w lokalnych, ale bardziej czułych badaniach, które dostarczyły nam większości słabych obiektów z Pasa Kuipera odkrytych w ciągu ostatnich dwunastu lat.
Ryż. 3. Kopuła 48-calowego teleskopu Schmidta (góra Palomar, 1700 m n.p.m.). Pole widzenia tego wyjątkowego instrumentu wynosi 36 stopni kwadratowych, co pozwala na wykonywanie szerokiej gamy przeglądów nieba z dużą wydajnością.
Ryż. 4. Nowy 172-megapikselowy aparat QUEST, zamontowany w centralnym punkcie 48-calowego aparatu Schmidta firmy Palomar, to naprawdę maszyna wielkich odkryć. Pod dwiema prostokątnymi zasłonami ukryte jest całe pole matryc CCD (122 sztuki), o łącznej powierzchni 25 x 20 cm, na których Quaoar, Sedna i planeta 2004 DW rzuciły swoje przyćmione światło, ujawniając swoje istnienie . Jednak nawet tak gigantyczny detektor światła jak kamera QUEST nie pokrywa całego przejrzystego (niewinietowanego) pola widzenia teleskopu o średnicy 5,4°. Aparat Schmidta to świetna rzecz!
W ramach tego przeglądu 14 listopada 2003 roku po raz pierwszy dostrzegliśmy Sednę, która na trzech kolejnych zdjęciach wykonanych w odstępie półtorej godziny przesunęła się zaledwie o 4,6 sekundy łukowej. W tak krótkim odstępie czasu przemieszczenie obiektu transneptunowego, niemal w opozycji do Słońca, jest niemal w całości zdeterminowane paralaksą spowodowaną ruchem Ziemi na orbicie. W tym przypadku odległość do obiektu możemy w przybliżeniu oszacować za pomocą wzoru R = 150/delta, gdzie R to heliocentryczna odległość od obiektu w jednostkach astronomicznych, a delta to jego prędkość kątowa w sekundach łukowych na godzinę. Od razu wynika, że znaleziony przez nas obiekt znajduje się w odległości około 100 jednostek astronomicznych od Słońca! To znacznie dalej niż zewnętrzna granica strefy planetarnej (50 jednostek astronomicznych), a także któregokolwiek ze znanych nam obiektów Układu Słonecznego. Została tymczasowo oznaczona jako planeta mniejsza o numerze 2003 VB12.
Ryż. 5. Animacja trzech zdjęć zrobionych 14 listopada 2003 o 6:32, 8:03 i 9:38 UTC, na których po raz pierwszy zauważono Sednę.
Kolejne obserwacje obiektu za pomocą 0,36-metrowego teleskopu Tenagra IV (Arizona), 1,3-metrowego teleskopu SMARTS w Obserwatorium Cerro Tololo i 10-metrowego Teleskopu Kecka, przeprowadzone w okresie od 20 listopada 2003 r. do 31 grudnia 2003 r., pozwoliły nam obliczyć wstępną orbitę nowej planety. W tym celu wykorzystaliśmy metodę Bernsteina i Kushalaniego (2000; dalej BK2000), opracowaną specjalnie dla odległych obiektów Układu Słonecznego, a także metodę najmniejszych kwadratów, która jest wolna od jakichkolwiek założeń apriorycznych co do obliczonych orbita. Obie metody niezależnie wytworzyły odległą ekscentryczną orbitę, w której obiekt zbliżał się do peryhelium. Jednakże otrzymane półosie wielkie i mimośrody znacznie się różniły, a różnica ta wynika z naturalnych ograniczeń metod wyznaczania orbit niezwykle wolno poruszających się obiektów z małymi obserwowanymi przemieszczeniami na niebie. W przypadku takich ciał niebieskich wymagany jest co najmniej wieloletni interwał obserwacyjny, aby uzyskać mniej lub bardziej dokładną orbitę, której my nie mieliśmy.
Ryż. 6. Oto unikalne zautomatyzowane prywatne obserwatorium amatorskie „Tenagra”, zlokalizowane w Arizonie na wysokości 1312 m n.p.m. Został zbudowany, a ściślej mówiąc, spełnił jego marzenie z dzieciństwa, przez zawodowego archeologa Michaela Schwartza. Z usług tego obserwatorium korzysta dziś wielu zawodowych astronomów! (To jest naprawdę amatorska pomoc dla profesjonalistów.)
Pomimo tego, że w tekście autora jest mowa o najmniejszym 36-centymetrowym teleskopie obserwatorium Tenagra IV (na zdjęciu odległa biała kopuła), jest to najprawdopodobniej literówka: Sedna o wielkości 21 m znajduje się poza moc takiego instrumentu. Strona Obserwatorium Tenagra podaje, że Sednę sfotografował największy teleskop tego obserwatorium o średnicy 0,81 m, ukryty pod jedną z dwóch pobliskich kopuł.
Ryż. 7. Teleskop Tenagra II o średnicy 0,81 m systemu Ritchie-Chrétien, specjalnie zaprojektowany do w pełni zautomatyzowanego sterowania. Zapewnia wyjątkowo dokładne pozycjonowanie i prowadzenie wybranych obiektów. Dzięki 5-minutowej ekspozycji bez filtrów teleskop z łatwością dotrze do gwiazd o wielkości 22 m. Warto zauważyć, że Michaelowi Schwartzowi udało się ukryć ten poważny teleskop w naprawdę małej kopule.
Wizerunki Sedny na starych fotografiach
Na szczęście odkryta planeta okazała się na tyle jasna, że można było spróbować odnaleźć ją na archiwalnych zdjęciach z ostatnich lat. Jednocześnie za każdym razem, gdy odnajdywaliśmy ją na jakiejś starej fotografii, mogliśmy dokładniej przeliczyć orbitę i dokładniej jej szukać na fotografiach z jeszcze odleglejszych epok.
Na początek okazało się, że 30 sierpnia i 29 września 2003 roku nowa planeta miała wpaść w pole widzenia tej samej kamery Palomar QUEST podczas przeglądowego skanu nieba wykonanego przez inny zespół astronomów. Jego położenie w tych dniach przewidywano na podstawie naszych początkowych orbit w ramach bardzo małej elipsy błędu wynoszącej 1,2 x 0,8 sekundy łukowej (obie metody, różniące się dokładnymi parametrami orbity, dały jednak prawie identyczne pozycje w tym okresie). W rzeczywistości zawierało ciało niebieskie o odpowiednim blasku i było jedyne. Orbita, dopracowana obecnie w ciągu czterech miesięcy, pozwoliła nam przewidzieć położenie Sedny jeszcze wcześniej, dzięki czemu do września 2001 roku odkryto cztery kolejne zdjęcia nowej planety.
Próba obliczenia orbity dla roku 2000 i jeszcze wcześniej zaowocowała kilkoma prawdopodobnymi obrazami Sedny na odpowiednich zdjęciach, ale ze znacznie gorszą jakością danych. Z tego powodu postanowiliśmy ich nie brać pod uwagę.
Obliczanie dokładnej orbity
Najbardziej prawdopodobna orbita w metodzie BK2000 dla całego zbioru danych w przedziale 2001-2003 dała następujące parametry orbity:
Obecna odległość od Słońca do Sedny wynosi 90,32 ± 0,02 AU.
- półoś wielka a = 480±40 au.
- nachylenie orbity do ekliptyki i = 11,927°
Na tej orbicie Sedna osiągnie peryhelium 22 września 2075 r. (±260 dni), znajdując się w minimalnej odległości od Słońca wynoszącej 76 jednostek astronomicznych. Metoda najmniejszych kwadratów dała ogólnie podobną orbitę o parametrach mieszczących się w granicach błędów metody BK2000.
Ryż. 8. Orbita Sedny. W centrum współrzędnych znajduje się Układ Słoneczny, otoczony rojem planet i znanymi obiektami z Pasa Kuipera.
Obecna odległość heliocentryczna do Sedny wynosi 90 jednostek astronomicznych. dobrze wpisuje się w prostą ocenę, której dokonaliśmy już podczas wieczoru otwarcia. Zatem Sedna okazuje się obecnie najdalszym znanym nam ciałem w Układzie Słonecznym. Jednocześnie dobrze wiemy, że wiele komet i obiektów z Pasa Kuipera, poruszających się po swoich mocno ekscentrycznych orbitach, prędzej czy później znajdzie się jeszcze dalej od Słońca i nie ma w tym nic niezwykłego. Zatem samo położenie Sedny na tak dużej odległości nie stanowi żadnego wyzwania dla naszych wyobrażeń o Układzie Słonecznym.
Nie chodzi tu o niego, ale o anomalnie dużą odległość od peryhelium! W końcu najdalsze peryhelium odkrytych wcześniej obiektów transNeptuna wynosi 46,6 jednostki astronomicznej. Jest posiadana przez mniejszą planetę 1999 CL119. Peryhelium Sedny nie mieści się w żadnych ramach. Aby sprawdzić jego niezawodność, pośpieszyliśmy z ponownym obliczeniem orbity Sedny, losowo dodając 0,8 sekundy szumu do jej współrzędnych astrometrycznych (to dwa błędy średniokwadratowe!). Po przeprowadzeniu tej procedury 200 razy byliśmy przekonani, że powstałe peryhelium nie wykracza poza zakres 73-80 AU.
Pochodzenie Sedny
Orbita nowej planety okazała się niepodobna do żadnej wcześniej znanej. Przypominał orbity rozproszonych obiektów z Pasa Kuipera, z tą tylko różnicą, że jego peryhelium znajdowało się znacznie dalej – na tyle daleko, że powstania takiej orbity nie da się wytłumaczyć rozproszeniem na znanych planetach Układu Słonecznego. Jedyny mechanizm, który mógłby umieścić Sednę na takiej orbicie, wymagałby albo zakłócenia ze strony jeszcze nieodkrytej odległej planety, albo sił działających na Sednę spoza Układu Słonecznego.
1. Rozproszenie na nieodkrytej planecie
Rozproszone obiekty Pasa Kuipera znalazły się na swoich bardzo ekscentrycznych orbitach w wyniku grawitacyjnego wpływu gigantycznych planet Układu Słonecznego. W wyniku rozproszenia otrzymują różne porcje energii, a co za tym idzie różne półosie główne, ale – co ważne – prawie nie zmieniają swojej odległości peryhelium. Uważa się, że obiekty rozproszone przez Neptuna mogą osiągnąć odległość peryhelium nie większą niż 36 jednostek astronomicznych. Chociaż bardziej złożone interakcje, biorąc pod uwagę możliwą migrację Neptuna w przeszłości, czasami pozwalają „podnieść” peryhelium rozproszonego ciała do 50 AU. Zatem przed odkryciem Sedny dysponowaliśmy mechanizmem niezbędnym do wyjaśnienia każdej orbity znanych ciał Pasa Kuipera, w tym obiektów takich jak 1999 CL119.
Sedna z peryhelium około 76 AU. w oczywisty sposób naruszył harmonię ogólnego obrazu, ponieważ nie mogła zostać rozproszona przez żadną ze znanych planet-olbrzymów. Pierwszą myślą, która przychodzi na myśl, aby przywrócić zepsuty obraz, jest myśl o istnieniu nieodkrytej jeszcze przez astronomów planety w odległości około 70 jednostek astronomicznych, która rozprasza odległe obiekty w taki sam sposób, jak robi to Neptun w Pasie Kuipera. Obecny stan naszych badań jest taki, że pokryliśmy co najmniej 80% nieba w pasie o szerokości 5° wokół ekliptyki – regionie, w którym najprawdopodobniej znajdzie się taka planeta – i nie znaleźliśmy tam żadnej planety (Brown i Trujillo 2004). . Na tej podstawie jesteśmy skłonni sądzić, że taka planeta najprawdopodobniej tam nie istnieje, choć nadal nie możemy wykluczyć samej takiej możliwości.
Jeśli rzeczywiście istnieje – lub istniała kiedyś w przeszłości – jej znaki nieuchronnie pojawią się w parametrach orbit tych nowych małych planet, które zostaną odkryte w przyszłości w tym odległym regionie. Mianowicie: powinny mieć umiarkowane inklinacje orbit i odległości peryhelium bliskie 76 AU. (jak Sedna).
Ryż. 9. Zewnętrzne krańce Układu Słonecznego. Ten skomplikowany diagram przedstawia wygolone kształty obiektów transneptunowych znanych z roku 2000. Na czerwono zaznaczono orbity Plutino, na niebiesko orbity klasycznych obiektów Pasa Kuipera, na czarno orbity rozproszonych obiektów Pasa Kuipera. Dokładne badanie tych ostatnich pokazuje, że ich peryhelia zawsze znajdują się blisko orbity Neptuna. Powód jest jasny: rozproszone ciało, poruszając się po zamkniętej orbicie eliptycznej, zawsze powróci do strefy, z której zostało rozproszone.
Orbita Sedny, która nie przestrzega tej zasady, sugeruje, że gdzieś za Neptunem obraca się inna planeta - Planeta X, która „rozproszyła” Sednę na mocno ekscentryczną orbitę z wysokim peryhelium.
2. Zamknięcie przejścia gwiazdy
Niezwykła orbita Sedny ma wiele podobieństw do podejrzanych orbit komet z obłoku Oorta. Uważa się, że te ostatnie powstały w zwykłym Układzie Słonecznym u zarania jego istnienia. Podczas bliskich spotkań z gigantycznymi planetami w strefie planetarnej zostały one rozproszone po bardzo ekscentrycznych orbitach. Jeśli taka orbita zabierze kometę na wystarczająco dużą odległość od Słońca, przypadkowe zakłócenia grawitacyjne od pobliskich gwiazd i galaktyczne siły pływowe mogą ją zmienić w taki sposób, że peryhelium komety „wzniesie się” daleko poza strefę planetarną i w ten sposób utraci wszelkie połączenie z samą planetą.system.
Obliczenia uwzględniające oczekiwaną częstotliwość spotkań gwiazd w pobliżu Słońca oraz wielkość galaktycznych sił pływowych pokazują, że kometa musi mieć półoś wielką o wartości co najmniej ~10 4 AU, zanim te siły zewnętrzne zaczną odgrywać zauważalną rolę rolę (wynik ten uzyskał Oort w 1950 r.). Kiedy kometa rzeczywiście przemieszcza się na tak duże odległości, jej orbita ulega znacznej termizacji: otrzymuje ona dowolne nachylenie (rozkład nachyleń orbity I staje się izotropowy), a średni mimośród wynosi około 2/3. Ciągłe zakłócenia mogą sprowadzić peryhelium z powrotem do strefy planetarnej, a wtedy obiekt znów stanie się widoczny – jak kometa z wciąż ogromną półosią wielką rzędu 10 4 AU.
Oczywista niezgodność między standardowym obrazem powstawania Obłoku Oorta a orbitą nowo odkrytej planety leży w jej półosi wielkiej „karłowatej”, co wyraźnie nie wystarcza, aby siły zewnętrzne skutecznie wpływały na orbitę Sedny i przesuwały jego peryhelium.
Załóżmy, że Sedna została kiedyś rozproszona na bardzo wydłużonej orbicie przez jedną z planet-olbrzymów, na przykład Neptun. Obliczenia pokazują, że ciało o półosi wielkiej 480 AU. a peryhelium w strefie planetarnej może pod wpływem sił zewnętrznych zmienić swoją odległość peryhelium w ciągu całego życia jedynie o 0,3%. Silniejsze przesunięcie peryhelium w przypadku ciała tak ściśle związanego ze Słońcem (w porównaniu z kometami z obłoku Oorta) jest możliwe jedynie w wyniku znacznie bliższego spotkania gwiazd, niż można się spodziewać w obecnym galaktycznym sąsiedztwie Układu Słonecznego.
Tylko niewielki ułamek geometrycznie możliwych konfiguracji spotkań gwiazd jest w stanie zmienić orbity rozproszonych obiektów Pasa Kuipera tak, aby bardziej przypominały one orbity ciał z Obłoku Oorta. Jednym z przykładów jest przejście gwiazdy o masie Słońca z prędkością 30 km/s prostopadle do płaszczyzny ekliptyki w odległości zaledwie 500 jednostek astronomicznych. od naszego luminarza. Takie spotkanie mogłoby przekształcić orbitę o odległości peryhelium ~30 jednostek astronomicznych. i półoś wielka 480 AU. na orbitę o odległości peryhelium 76 AU, utrzymując półoś wielką niezmienioną (innymi słowy, przenosząc rozproszony obiekt z Pasa Kuipera na orbitę Sedny).
Potrzeba szczególnej geometrii zbliżenia nie dziwi, ale załóżmy, że właśnie tak było.
Znacznie trudniej jest wytłumaczyć fakt, że w obecnym środowisku gwiazdowym Układu Słonecznego można spodziewać się tylko jednego tak bliskiego przejścia innej gwiazdy w ciągu całego istnienia naszego układu planetarnego.
Gdyby wielkość populacji rozproszonych obiektów Pasa Kuipera na bardzo ekscentrycznych orbitach (z głównymi półosiami, takimi jak Sedna) była zawsze duża, wyjątkowość takiego zbliżenia nie budziłaby żadnych wątpliwości - mogło się to zdarzyć w dowolnym momencie w ciągu ostatnich 4,5 miliarda lat i spełnił swoje zadanie. Jednak w rzeczywistości liczba takich bardzo wydłużonych rozproszonych orbit (których peryhelia można „podnieść” do poziomu Sedny i uzyskać orbitę czysto Sedny) powinna być wysoka dopiero we wczesnej epoce historii Słońca System – kiedy został aktywnie oczyszczony z lodowych planetozymali i aktywnie zaludnił Obłok Oorta. W świetle tego prawdopodobieństwo bardzo bliskiego spotkania Słońca z inną gwiazdą dokładnie w tym krótkim momencie istnienia Układu Słonecznego wydaje się bardzo niskie.
Jeśli jednak takie zbliżenie faktycznie miało miejsce, to jego oznaki niewątpliwie pojawią się także w parametrach orbitalnych wszystkich obiektów, które zostaną później odkryte w tym obszarze. Mianowicie, jeśli wszystkie ciała w wewnętrznej części obłoku Oorta mają parametry orbitalne zgodne z geometrią unikalnego zdarzenia bliskiego przelotu, to będzie oczywiste, że mamy do czynienia z wdrukowanymi w nie znakami tego zdarzenia.
3. Powstawanie Układu Słonecznego w gromadzie gwiazd
Bliskie spotkania gwiazd mogłyby zdarzać się znacznie częściej we wczesnej erze Układu Słonecznego, gdyby Słońce narodziło się wewnątrz gromady gwiazd. Co więcej, w takich warunkach względna prędkość gwiazd podczas podejścia powinna być znacznie niższa, co doprowadziłoby do znacznie silniejszych efektów dynamicznych. Symulacje numeryczne przeprowadzone przez G. Fernandeza i A. Bruniniego w 2000 roku wykazały, że wielokrotne, powolne i umiarkowanie bliskie podejścia mogą z powodzeniem umieścić rozproszone obiekty Pasa Kuipera na orbitach podobnych do Sedny.
Proces ten jest identyczny z proponowanym procesem powstawania bardziej odległego obłoku Oorta, z tą tylko różnicą, że w bliższym otoczeniu gwiazd komety (lub planetozymale) nie muszą mieć tak ogromnych półosi wielkich orbit, aby oddziaływać na czynniki zewnętrzne zacząć pracować. Obliczenia Fernandeza i Bruniniego przewidują, że powstanie Układu Słonecznego w bliskim otoczeniu gwiazd powinno wypełnić wewnętrzną część Obłoku Oorta całą populacją obiektów o półosiach wielkich ~10 2 - ~10 3 AU, peryheliach w szeroki zakres ~50 - ~10 3 AU, czyli duże mimośrody (średnio 0,8) i szeroki rozkład pochyleń (FWHM ~90°).
Uważamy, że ten scenariusz jest najbardziej prawdopodobny do wyjaśnienia orbity nowo odkrytej planety. Narodziny Układu Słonecznego w gromadzie gwiazd są całkowicie logicznym założeniem, którego pośrednie dowody znaleziono w innych jego cechach (Goswami i Vanhala, 2000). Jeśli ten scenariusz okaże się prawdziwy, orbity obiektów odkrytych później w tym regionie bez wątpienia będą odzwierciedlać wczesną erę życia Układu Słonecznego w gromadzie. Będą miały szeroki zakres nachyleń i odległości peryhelium, ale nie będą pasować do geometrii pojedynczego, unikalnego spotkania gwiazd. Co więcej, obliczenia numeryczne przeprowadzone przez Fernandeza i Bruniniego pokazują, że dokładny rozkład orbit w wewnętrznym obszarze Obłoku Oorta będzie odzwierciedlał rozmiar macierzystej gromady gwiazd!
Ryż. 10. Trudno uwierzyć, że poza zewnętrzną krawędzią Pasa Kuipera istnieją światy, które nigdy nie zbliżają się do Układu Słonecznego, z którego jest on wyraźnie widoczny. Jednak odkrycie Sedny pokazuje, że tak jest. Co więcej, może się okazać, że jest ich tam bardzo dużo i są wśród nich okazy bardzo duże.
Wyniki
Każdy z trzech opisanych scenariuszy pojawienia się Sedny w Układzie Słonecznym nakłada własne, unikalne wymagania na charakterystykę dynamiczną odległej populacji obiektów transNeptuna poza Pasem Kuipera. Choć odkryto tylko jeden taki obiekt, parametry jego orbity nie pozwalają na preferowanie żadnej z hipotez. Ale gdy tylko pojawią się nowe odkrycia, niepewność może zniknąć na naszych oczach.
Można nawet z grubsza oszacować, jak szybko to nastąpi. Przed odkryciem Sedny w ramach naszych badań natrafiliśmy na 40 nowych obiektów z Pasa Kuipera. Zakładając, że rozkład wielkości odległej populacji obiektów podobnych do sedny jest taki sam jak w Pasie Kuipera, można by oczekiwać, że inne badania nieba wykażą ten sam stosunek proporcji odkrytych obiektów – 1:40 – jeśli tak jest, oczywiście tak wrażliwy na wolno poruszające się obiekty. Liczba odkrytych trans-Neptunów na dzień 15 marca 2004 roku wynosiła 831. Okazuje się, że do tego czasu astronomowie powinni już mieć w swoich katalogach około 20 ciał podobnych do Sedny!
Pomimo surowości tej oceny, niedobór jest rażący. Dlatego albo większość przeglądów nieba mających na celu poszukiwanie małych planet poza Neptunem jest niewrażliwa na wolno poruszające się ciała (1,5 sekundy łukowej na godzinę w przypadku Sedny), albo występuje wyraźne przeludnienie wewnętrznej części Obłoku Oorta stosunkowo jasnymi ciałami (a region atrakcyjny dla dużych planet?). W każdym razie wydaje nam się, że nowe obiekty w rejonie Sedny zostaną otwarte już wkrótce.
Dopóki to nie nastąpi, można powiedzieć, że na pierwszy rzut oka najbardziej prawdopodobny wydaje się scenariusz trzeci (narodziny Układu Słonecznego w gęstej gromadzie gwiazd). W tym scenariuszu chmura Oorta byłaby wypełniona od najdalszych przypuszczalnych obrzeży (około 105 jednostek astronomicznych) aż do bliskiego sąsiedztwa Pasa Kuipera (tj. Sedny). Ponadto w tym scenariuszu masa obłoku Oorta powinna być wielokrotnie większa niż wcześniej sądzono, a oczekiwana populacja dużych obiektów, takich jak Sedna, byłaby znaczna. Nasz wzrok może dostrzec Sednę nie dalej niż 1% jej orbity – w pobliżu peryhelium. Oznacza to, że na każdą odkrytą Sednę przypada około 100 podobnych, które są teraz daleko i niedostępne dla kamery QUEST. Co więcej, niemal izotropowy rozkład nachyleń orbit planet podobnych do Sedny prowadzi do tego, że na każdą odkrytą Sednę powinno przypadać około 5 kolejnych równie jasnych, które obecnie znajdują się wysoko nad ekliptyką i po prostu jeszcze nie wpadły w pasmo 5 stopni, które udało nam się nakręcić. Podsumowując, oznacza to, że odkrycie tylko jednej Sedny samo w sobie przewiduje istnienie całej populacji podobnych ciał liczącej około 500 obiektów. Jeśli rozkład wielkości obiektów z wewnętrznej części Obłoku Oorta będzie nadal podobny do Pasa Kuipera, całkowita masa tej populacji wyniesie około 5 mas Ziemi. Niewidzialna populacja ciał z jeszcze większymi peryheliami niż Sedna powinna być najprawdopodobniej jeszcze większa.
Oczywiście późniejsze odkrycia ciał trans-Neptuna, których orbity leżą całkowicie poza pasem Kuipera, pozwolą nie tylko wybrać jeden z opisanych scenariuszy, ale także rzucić światło na wczesną historię powstawania Układu Słonecznego w ogóle.
skrócone tłumaczenie:
A.I. Dyachenko, felietonista magazynu „Zvezdochet”
> Sedna
Sedna– planeta karłowata Układu Słonecznego i obiekt transneptunowy: opis ze zdjęciem, odkrycie, nazwa, orbita, skład, związek z obłokiem Oorta, badania.
Odkrycie odległych planet karłowatych doprowadziło do tego, że straciliśmy Plutona jako planetę. Ale naukowcy nie zniechęcają się, ponieważ otwiera to nowe pole do badań. W 2003 roku zauważyli Sedna, uważany za najdalszy obiekt żyjący w Obłoku Oorta.
Odkrycie i nazwa planety karłowatej Sedna
To znalezisko należy również do zespołu Michaela Browna, który w 2003 roku zauważył planetę karłowatą Sedna. Początkowo nazywany 2003 VB12. Wszystko zaczęło się w 2001 roku, kiedy badanie w Obserwatorium Palomar wykazało, że w odległości 100 jednostek astronomicznych. Obiekt znajduje się z dala od Słońca. Obserwacje za pomocą teleskopu Kecka w 2003 roku wykazały ruch po odległej i ekscentrycznej ścieżce orbitalnej.
Później okazało się, że ciało niebieskie zostało uwzględnione także w badaniach innych badaczy. Sedna otrzymała swoją nazwę na cześć bóstwa mórz Eskimosów. Sedna była kiedyś śmiertelniczką, ale utonęła w Oceanie Arktycznym, gdzie zaczęła żyć ze stworzeniami morskimi.
Zespół ogłosił oficjalną nazwę przed dokumentacją, co naruszyło procedurę protokolarną. Ale MAS nie sprzeciwił się.
Klasyfikacja planeta karłowata Sedna
Status Sedny jest nadal przedmiotem dyskusji. Jej odkrycie wywołało kontrowersje wokół definicji planety. Według IAU planeta jest zobowiązana oczyścić swoje terytorium z niepotrzebnych obiektów, czego Sedna nie zrobiła. Aby jednak była planetą karłowatą, musi również znajdować się w równowadze hydrostatycznej (stać się sferoidą lub elipsoidą). Przy albedo wynoszącym 0,32 i średnicy 915–1800 km ma wystarczającą masę i jasność, aby utworzyć sferoidę. Dlatego Sedna jest uważana za planetę karłowatą.
Rozmiar, masa i orbitaplaneta karłowata Sedna
Charakterystyka fizyczna planety karłowatej Sedna |
|||||
| Otwarcie | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Odkrywca | M.Brown, C. Trujillo, D. Rabinowicz |
||||
| Data otwarcia | 14 listopada 2003 | ||||
| Charakterystyka orbity | |||||
| Peryhelium | 76.315235 a. mi. | ||||
| Aphelium | 1006.543776a. mi. | ||||
| Wał główny ( A ) | 541.429506a. mi. | ||||
| Ekscentryczność orbity ( mi ) | 0,8590486 | ||||
| Okres gwiazdowy | około 4404480 d(12059,06 a) | ||||
| Prędkość orbitalna ( w ) | 1,04 km/s | ||||
| Średnia anomalia ( Mo ) | 358,190921° | ||||
| Nachylenie ( I ) | 11,927945° | ||||
| Długość geograficzna węzła wstępującego (Ω) | 144,377238° | ||||
| Argument perycentrum (ω) | 310,920993° | ||||
| Charakterystyka fizyczna | |||||
| Wymiary | 995±80 km | ||||
| Waga ( M ) | 8,3 10 20 -7,0 10 21 kg (0,05-0,42 masy Eris) |
||||
| Średnia gęstość (ρ) | 2.0? g/cm3 | ||||
| Przyspieszenie grawitacyjne na równiku ( G ) | 0,33-0,50 m/s² | ||||
| Druga prędkość ucieczki ( w 2) | 0,62-0,95 km/s | ||||
| Okres rotacji ( T ) | 0,42 d (10 godz.) | ||||
| Albedo | 0,32±0,06 | ||||
| Klasa widmowa | (czerwony) B-V = 1,24; V-R = 0,78 | ||||
| Pozorna wielkość | 21,1 20,4 (w peryhelium) |
||||
| Absolutna wielkość | 1,56 | ||||
W 2004 r. górna granica średnicy wynosiła 1800 km, a w 2007 r. – 1600 km. Badanie teleskopem Herschela przeprowadzone w 2012 roku ustaliło granice na 915–1075 km. Sedny nie znaleziono żadnych satelitów, więc nie można obliczyć jej masy. Ale zajmuje 5. miejsce wśród TNO i planet karłowatych. Okrąża gwiazdę po wysoce eliptycznej ścieżce orbity i oddala się do 76 AU. i 936 au
Uważa się, że jedno przejście orbitalne zajmuje 10 000–12 000 lat.
Mieszanina planeta karłowata Sedna
W momencie odkrycia Sedna wydawała się jasnym obiektem. Kolor planety karłowatej jest prawie czerwony jak Mars, co może być spowodowane obecnością tolinów lub węglowodorów. Powierzchnia ma jednolity kolor i widmo.
Skorupa nie jest usiana formacjami kraterowymi, więc nie ma zbyt wielu jasnych śladów lodu. Temperatura spada do -240,2°C. Modele pokazują górną granicę 60% dla lodu metanowego i 70% dla lodu wodnego. Natomiast model M. Barucciego wskazuje skład: titony (24%), węgiel amorficzny (7%), azot (10%), metanol (26%) i metan (33%).
Azot wskazuje, że karzeł mógł w przeszłości mieć atmosferę. W miarę zbliżania się do Słońca temperatura wzrasta do -237,6°C, co wystarcza do sublimacji lodu azotowego. Może to również skutkować obecnością oceanu.
Pochodzenie planeta karłowata Sedna
Zespół był przekonany, że ciało niebieskie należy do Obłoku Oorta, w którym znajdują się komety. Opierało się to na oddaleniu Sedny. Został zarejestrowany jako wewnętrzne ciało Obłoku Oorta. W tym scenariuszu Słońce utworzyło się w gromadzie otwartej z innymi gwiazdami. Z czasem rozdzieliły się, a Sedna przeniosła się na nowoczesną orbitę. Symulacje komputerowe potwierdzają tę koncepcję.
Gdyby Sedna pojawiła się w swoim obecnym położeniu, wskazywałoby to na dalszą ekspansję dysku protoplanetarnego. Wtedy jego orbita byłaby bardziej kołowa. Musiałby więc być przyciągany przez potężną grawitację innego obiektu.
Lub orbita mogła powstać w wyniku kontaktu z dużym sąsiadem podwójnym, oddalonym o 1000 jednostek astronomicznych. ze słońca. Wśród opcji rozważano nawet Nemezis. Ale nie ma bezpośrednich dowodów.