Открытие колыбели комет, кометного облака на краю Солнечной системы, связано с именем Эрнста Эпика, родившегося и работавшего в Эстонии и бежавшего оттуда накануне наступления Советской Армии в конце Второй мировой войны, а затем до конца своей жизни бывшего директором обсерватории Арма в Ирландии. В 1932 году он предположил, что на окраине Солнечной системы, на расстоянии 150 000 а.е. от Солнца должно существовать облако кометных и метеорных тел и вычислил, что это облако, из которого к Солнцу время от времени вырываются кометы, должно было существовать на протяжении всего времени жизни Солнечной системы.
В 1950 году Ян Хендрик Оорт, знаменитый голландский астроном из Лейденской обсерватории, известный в первую очередь своим классическим трудом о природе галактик, разрабатывая гипотезу Эпика предположил, что проходящие мимо облака звезды вызывают его возмущение и вырывают из него объекты , которые либо покидают навсегда Солнечную систему, либо в виде новых комет устремляются к Солнцу. В это время им была разработана красивая гипотеза, в настоящее время опровергнутая, но без изложения которой наше повествование было бы неполным.
Оорт предположил, что кометное облако образовалось из ледяных фрагментов планеты Фаэтон, гипотетически существовавшей между орбитами Марса и Юпитера и погибшей в результате катастрофического взрыва. Разрушением этой планеты солнечной системы можно было бы объяснить также происхождение пояса астероидов, сосредоточенного как раз между Марсом и Юпитером, а также происхождение других малых тел, метеорных роев и ассоциаций, не связанных с кометами.Гипотезу о Фаэтоне поддерживал также академик В.Г.Фесенков, который полагал, что Фаэтон слишком близко подошел к Юпитеру, вследствие колоссальных приливных сил произошел сильный внутренний перегрев Фаэтона и как следствие - взрыв огромной силы. Ван Фландерн, изучая распределение элементов орбит 60 долгопериодических комет, перигелии которых находятся в поясемалых планет, пришел к выводу, что 5 миллионов лет назад между орбитами Юпитера и Марса взорвалась планета массой в 90 земных масс, то есть сравнимая по массе с Сатурном.Полагали, что во время гигантского взрыва, разрушившего Фаэтон, большая часть вещества в виде обломков ледяной коры покинула пределы Солнечной системы, часть ее задержалась на периферии в виде пояса Койпера, о котором будет говориться ниже, и облака Оорта-Эпика, часть же вещества массой в одну тысячную долю массы Земли осталась на прежней орбите Фаэтона, где и сейчас циркулирует в виде астероидов, кометных ядер и метеороидов. По-видимому, кометных ядер было вначале много, а затем постепенно кометный лед испарился и осталось в основном минеральное веществов виде астероидов и метеороидов. Возможно, некоторые кометные ядра сохранили реликтовый лед где-то под внешней коркой или в глубине кометного ядра и еще до сих пор встречаются кометы, орбиты которых близки к круговым. Такой, например, оказалась комета Смирновой-Черных, открытая в 1975 году крымскими астрономами.
Красивая гипотеза о планете Фаэтон кончила свое существование в 50-х года XX века, когда стало понятно, что все космические тела происходят из первичного протопланетного облака и что в эпоху формирования Солнечной системы происходило перераспределение малых тел в ней, причем тела, образовавшиеся ближе к Солнцу, быстрее теряли свои летучие вещества и превращались в астероиды, а кометы дольше сохраняли льды и другие легкие компоненты.
В свое время Эпик выдвинул гипотезу о том, что большинство тел, приближающихся к Земле, вовсе не являются истинными астероидами, а лишь кометными ядрами, растерявшими запас летучих веществ.Эта гипотеза уже нашла свое подтверждение в работах Южной Европейской Обсерватории.
Что же заставляет ядра из кометного облака Оорта-Эпика или пояса Койпера проникать во внутренние области планетной системы, где они и наблюдаются?
Тут существуют сложные взаимодействия, которые нарушают движение комет по своим орбитам. Так, возмущения от звезд могут изменить их перигелийные расстояния, то есть те минимальные расстояния, на которых кометы проходят вблизи Солнца.Перигелии комет могут оказаться внутри планетной системы, а могут быть и выведенными из нее. Другим механизмом, преобразующим орбиты, является диффузия кометных орбит. В результате действия механизма диффузии может сщественно сократиться большая полуось почти параболической орбиты, в то время как перигелийное расстояние останется почти неизменным.Диффузия кометных орбит это очень медленный процесс накопления малых планетных возмущений, что означает для многих комет, ранее принадлежавших кометному облаку Оорта, изменение орбит за миллионы леттаким образом, что их перигелии начнут концентрироваться вблизи наиболее удаленной от Солнца планеты-гиганта Нептуна, имеющего большую массу и протяженную сферу действия. Таким образом за Нептуном мог образоваться кометный пояс.Если же комета попала в этот кометный
пояс, то в зависимости от того, как близко она находится от Нептуна, будет зависеть ее дальнейшая судьба.Нептун своим гравитационным полем может так действовать на комету, приблизившуюся к нему на расстояние, меньше 0.1 а.е., что комета или будет двигаться по резко гиперболической орбите, так что в конце концов окажется выброшенной из Солнечной системы, или будет продолжать двигаться внутри планетной системы, где ее орбита может быть изменена под воздействием других планет Солнечной системы, или же будет двигаться к Солнцу по устойчивой эллиптической орбите, расположением своего афелия доказывая свою принадлежность к семейству Нептуна, как например, комета Галлея.
Диффузия приводит к накоплению круговых кометных орбит не только за Нептуном: она продолжается непрерывно и дальше, приводя к накоплению комет, движущихся по круговым орбитам между орбитами Урана и Нептуна, Сатурна и Урана, Юпитера и Сатурна. Эти кометные кольца между планетами-гигантами аналогичны кольцу астероидов между Марсом и Юпитером, и они являются неистощимым резервуаром кометных ядер, орбиты которых при сближении с планетами-гигантамимогут трансформироваться в вытянутые эллиптические с меньшим перигелийным расстоянием, что делает комету доступной для наблюдений с Земли.
При изучении орбит долгопериодических комет с помощью методов небесной механики было установлено, что действительно периферия Солнечной системы насыщена кометами, то есть что существование облака Оорта является реальностью и обладает динамической устойчивостью - период полураспада облака составляет около одного миллиарда лет. Но так как с распадом происходит и постоянный процес пополнения облака из разных источников, оно не перестает существовать.
Голландец, Джерард Койпер, работавший в Америке и возглавлявший до своей кончины в 1973 году Лунную и планетную обсерваторию при Аризонском университете, выдвинул гипотезу, согласно которой непосредственно за орбитами Нептуна и Плутона находится входящее в состав нашей Солнечной системы скопление сравнительно мелких небесных тел. Это скопление стало называться поясом Койпера или поясом Койпера-Эджуорта. Британский астроном К.Э.Эджуорт в 1949 г. и Дж. Койпер в 1951 г. высказали предположение о существовании популяции небесных тел за орбитой Нептуна.Оно блестяще подтвердилось открытием астероида 1992 QB1 .Эти тела - остатки того строительного "мусора" который не был использован при строительстве Солнечной системы. Первый объект пояса Койпера астрономы увидели в 1992 году, а шесть лет спустя они обнаружили в поясе Койпера двойной объект - два близко расположенных тела, вращающихся относительно их общего центра масс.С тех пор с помощью космического телескопа "Хаббл" было исследовано семь пар таких объектов, а всего в поясе Койпера было обнаружено более 600 объектов.Полагают, что весь пояс содержит свыше 10 (8) тел диаметром более 10 км каждое.Все известные объекты пояса Койпера находятся за пределами орбиты Плутона. Один из объектов пояса Койпера, носящий название 1998WW31, исследования которого велись с помощью телескопа "Хаббл" в течение 8 месяцев, с июля 2001 по февраль 2002 года, также представляет собой двойной объект. Орбитальный период, в течение которого партнеры совершают полный оборот друг относительно друга, составляет 570 дней и за это время они то сближаются на расстояние 4000 км, то разбегаются на 40 000 км. Пока объяснение такому поведению двойного объекта не найдено. С телескопа "Хаббл" могут вестись только исследования тех объектов, координаты которых указаны с достаточно высокой степенью точности, так как у него узкое "поле зрения". А сам объект 1998WW31 был замечен с Земли при наблюдении неба через четырехметровый телескоп обсерватории Китт Пик в Аризоне.Вступивший сравнительно недавно в строй самый большой в мире оптический телескоп на Гавайских островах позволил провести уникальные наблюдения одного из тел в поясе Койпера. Этот объект, обозначенный 1993 SC, имеет диаметр около 300 км. Анализ отраженного им излучения в близкой инфракрасной области спектра (1.42-2.40 мкм) позволил установить, что поверхность 1993 SC образована замерзшими углеводородами. Некоторые спектральные характеристики 1993 SC указывают, что там могут присутствовать и довольно сложные органические молекулы.Интересно, что почти такой же состав вещества (мощный слой СН (4)) был обнаружен на поверхности планеты Плутон и спутника Нептуна - Тритоне, не входящих в пояс Койпера. Возможно, что в свое время Плутон и "луна" Нептуна Тритон были крупнейшими телами пояса Койпера.
Несмотря на то, что облако Оорта и пояс Койпера частично перекрывают друг друга, входящие в их состав тела существенно различаются. Если тела пояса Койпера состоят из скальных пород и льда, то облако Оорта служит источником гораздо более разреженных комет.Ядро этих комет представляет собой конгломерат замерзших газов и частиц пыли, которые при приближении кометы к Солнцу под действием солнечных лучей постепенно улетучиваются из него, образуя протяженные хвосты.
Через три месяца после сообщения о существовании пояса Койпера было объявлено об открытии в нем неизвестного прежде крупного объекта. Этот объект в момент его обнаружения находился на расстоянии около шести миллиардов километров от Солнца и, соответственно, полутора миллиардов километров позади Плутона. Он имеет диаметр 1200 километров, что лишь в два раза меньше диаметра Плутона, а масса его превышает суммарную массу всех 50 000 известных и внесенных в каталоги астероидов.Назван этот новый объект именем божества индейцев племени тонгва, населявших земли в районе современного Лос-Анжелеса - бога Куаоар.Так в нашей Солнечной системе был открыт самый большой после открытия Плутона в 1930 году объект.
Пояс Койпера охватывает область пространства, начинающуюся неподалеку от внешней границы орбиты Нептуна и резко заканчивающуюся на некотором расстоянии за пределами орбиты Куаоара.Все открытые на сегодняшний день объекты пояса Койпера находятся именно в этой области. Возможно, где-то за пределами пояса Койпера могут существовать еще более крупные тела - планеты, не уступающие по своим размерам Марсу и Земле, гравитационное воздействие которых и формирует резкую внешнюю границу Пояса.
Вильям Непьер и Виктор Клюб предлагают такую модель:каждые 30-50 миллионов лет Солнечная система пролетает сквозь одну из спиральных ветвей нашей Галактики -Млечного пути. Там она встречается с пылевыми облаками, которые и снабжают нашу солнечную систему свежим запасом уже готового кометного материала.
Кроме обычных кометных ядер в поясе Койпера обнаружены объекты, поверхность которых имеет выраженный красный цвет.Красный цвет считают признаком наличия молекул, содержащих углерод и кислород, органические соединения.
В 2000 году в поясе Койпера обнаружен объект 20-й звездной величины. Он имеет большие размеры (900 -1200 км), больше чем самый крупный астероид Церера, обращающийся между Марсом и Юпитером.Но это обычный объект пояса Койпера, а не новая планета, открытая за орбитой Плутона.Средний радиус его орбиты составляет 43 а.е. Очередной крупный астероид в поясе Койпера был открыт в июле 2001 года на расстоянии 42-49 а.е. от Солнца. Этот астероид совершает три оборота вокруг Солнца за время, в течение которого Нептун обращается вокруг Солнца 4 раза. Предполагают, что размеры этого космического тела составляют 1270 км - в этом случае он превышает размеры Цереры и спутника Плутона Харона.Открытие таких крупных объектов пояса Койпера лишний раз подтверждает, что Плутон - не девятая планета Солнечной системы, а лишь ее крупный космический объект. Однако, пока решено сохранить за ним статус планеты.
![Облако Оорта и пояс Койпера. []](/img/m/mateshwili_g_g/cosmos-4/foto0240.jpg)