الفلك

ما الأطوال الموجية المستخدمة للبحث عن كائنات النظام الشمسي البعيدة مثل أجسام حزام كايبر وأعضاء سحابة أورت؟

ما الأطوال الموجية المستخدمة للبحث عن كائنات النظام الشمسي البعيدة مثل أجسام حزام كايبر وأعضاء سحابة أورت؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ما هي الأطوال الموجية للضوء المستخدمة / الأكثر ملاءمة للبحث عن كائنات النظام الشمسي البعيدة مثل أجسام حزام كايبر وأعضاء سحابة أورت؟ أفترض أنها أكثر سطوعًا في ضوء الشمس المنعكس ، لذلك من الأفضل البحث عنها في الأشعة تحت الحمراء المرئية والقريبة. هل هذا صحيح؟


تستخدم جميع عمليات البحث في KBO تقريبًا كاميرات فسيفساء CCD تعمل في الجزء المرئي من الطيف ، وعادةً ما يكون مع مرشح أحمر مثل SDSS-r '(تتمركز في حوالي 622 نانومتر من مرشحات SDSS) على كبيرة (حوالي 4 م تلسكوبات). هذا ما فعلناه مع استبيان OSSOS الذي شاركت فيه (بشكل طفيف) (http://www.ossos-survey.org/about.html). على الرغم من أن أجسام حزام كايبر الباردة تكون أكثر سطوعًا في الأشعة تحت الحمراء ، إلا أن الخلفية من الغلاف الجوي أعلى بكثير مما يعني أنك أقل حساسية ، إلا إذا ذهبت إلى الفضاء (مكلف للغاية).

كما أن كاشفات الأشعة تحت الحمراء أصغر حجمًا وأقل حساسية من أجهزة CCD البصرية ويصعب صنعها في كاميرات الفسيفساء والحفاظ عليها باردة (لزيادة الحساسية) هذا يعني أنه لا يمكنك تغطية أكبر مساحة من السماء كل ليلة مما يجعل العثور على أجسام حزام كايبر النادرة والخافتة أبطأ بكثير. يعد CCD والمرشح الأحمر توازنًا جيدًا بين سطوع الأشياء التي تبحث عنها ، وحساسية الكاشف الخاص بك (تصبح أجهزة CCD أقل حساسية كلما انتقلت أكثر إلى اللون الأحمر أو الأزرق للجزء المركزي الأخضر والأحمر من الطيف البصري) وخلفية منخفضة من الغلاف الجوي.


ما الأطوال الموجية المستخدمة للبحث عن أجسام النظام الشمسي البعيدة مثل أجسام حزام كويبر وأعضاء سحابة أورت؟ - الفلك

هل الأجسام الموجودة في حزام كويبر من الكويكبات؟

هذا سؤال تتم مناقشته حاليًا من قبل علماء الفلك. حتى الآن ، يتم التعامل مع كائنات حزام كويبر (وتسمى أيضًا أجسام حزام كويبر) كما لو كانت فئة منفصلة من الكائنات ، جزئيًا لتجنب الاضطرار إلى تسميتها الكويكبات أو المذنبات. ما نعرفه حتى الآن هو أن أجسام حزام كايبر لها تركيبات مختلفة عن معظم الكويكبات ، ومدارات مختلفة عن الأجسام التي تسمى تقليديًا بالمذنبات.

هل هم مذنبات؟ تأتي بعض المذنبات قصيرة المدى من حزام كايبر ، لذلك يمكن اعتبار أجرام حزام كايبر مذنبات في هذا الصدد. أيضًا ، تتكون الكويكبات "النموذجية" في الغالب من الصخور ، بينما تتكون المذنبات "النموذجية" من مزيج من الجليد والصخور. نعتقد أن معظم أجسام حزام كايبر تتكون من نصف جليد ونصف صخرة ، لذلك قد تكون أشبه بالمذنبات بهذه الطريقة أيضًا. نعتقد أن بعض المذنبات "تتحول" إلى كويكبات لأنها تمر بشكل متكرر بالقرب من الشمس وتفقد جليدها ، وبالتالي فإن الاختلاف بين الفئتين يكون ضبابيًا بعض الشيء.

هل هم كويكبات؟ أنت محق في أن بعض الناس يعتبرون أجسام حزام كايبر أشبه بالكويكبات أكثر من كونها مذنبات. المذنبات التي تقترب من الشمس (بما في ذلك كل تلك التي نراها في السماء ذات الذيل الجميل) لها مدارات بيضاوية للغاية. لكن أجسام حزام كايبر لها مدارات دائرية إلى حد ما حول الشمس ، ومعظمها لا يقترب من الشمس على الإطلاق. لذلك إذا كان الكائن يحتاج إلى تكوين جليدي و يعتبر مدارًا إهليلجيًا للغاية ليتم اعتباره مذنبًا ، فإن أجسام حزام كايبر تشبه إلى حد كبير "حزام كويكب جليدي" ثم مجموعة من المذنبات.

أعتقد أن ما يخلص إليه هو أن تصنيفنا للمذنبات والكويكبات كان مبنيًا على ما كنا نعرفه قبل 60 عامًا أو نحو ذلك ، ومن الواضح الآن أن النظام الشمسي أكثر تعقيدًا. نظرًا لأننا نتعلم المزيد عن حزام كايبر ، فمن المحتمل أن نتوصل إلى تصنيف مختلف يعمل بشكل أفضل ، ولكن الاتجاه في الوقت الحالي هو الإشارة فقط إلى فئات أصغر من الكائنات لتجنب الالتباس. على سبيل المثال الكويكبات الرئيسية في الحزام ، وأجسام حزام كايبر ، والكويكبات القريبة من الأرض ، والمذنبات طويلة الأمد ، وما إلى ذلك ، بدلاً من مجرد "الكويكبات" أو "المذنبات".

ما رأيك فيما إذا كان ينبغي تسمية الجسم الموجود في حزام كويبر بكوكب إذا كان أكبر من بلوتو؟

هممم. لست متأكدًا مما سأفكر فيه حول هذا! حتى الآن ، اعتمد تصنيفنا للكواكب على الحجم: الأشياء الأكبر من بلوتو هي كواكب. لذا حتى يكون التصنيف منطقيًا ، أعتقد أنه يجب اعتباره كوكبًا أيضًا. إذا تم اكتشاف مثل هذا الجسم ، فإنه سيزيد من فرص إسقاط بلوتو من قائمة الكواكب ، على الرغم من أنني شخصياً لا أعتقد أن هناك أي خطأ في استدعاء بلوتو وأي شيء أكبر ، طالما أننا متسقين.

2006 تحديث بواسطة كارين ماسترز: في الواقع ، أثار الاكتشاف الأخير لإيريس (زينا سابقًا) - وهو جسم أكبر من بلوتو وفي مدار مماثل - هذا السؤال. في اجتماع الاتحاد الفلكي الدولي في أغسطس 2006 ، ناقش علماء الفلك التعريف الرسمي للكوكب وقرروا استبعاد بلوتو من قائمة "الكواكب الكلاسيكية" ولكن إنشاء فئة جديدة من "الكواكب القزمة" التي ينتمي إليها كل من بلوتو وإيريس (جنبًا إلى جنب مع سيدنا) ، وأكبر عضو في حزام الكويكبات ، سيريس).

إذا كان الأمر كذلك ، فهل ينبغي تسمية Quaoar كوكبًا؟

حسنًا ، يبلغ حجم Quaoar حوالي نصف حجم بلوتو ، لذلك أعتقد أنه يجب أن يُطلق عليه اسم KBO وليس كوكبًا. أعتقد أن رأيي الشخصي هو أننا يجب أن نترك بلوتو ككوكب لسببين: 1. تاريخيًا ، كان بلوتو يُعتبر كوكبًا ولا أعتقد أن هناك سببًا علميًا جادًا لتغييره (تغيير التسمية لن يغير ما نحن عليه تعرف عليه) ، و 2. بلوتو حاليًا هو أكبر كويكب كويكب وأكبر من أي كويكب نعرفه ، لذلك (على الأقل في الوقت الحالي) هو كائن خاص. Quaoar أصغر بكثير من بلوتو ، وهو بحجم الكويكبات الكبيرة ، مثل سيريس.

2006 تحديث بواسطة كارين ماسترز: من الواضح أن هذا لم يحدث - أعيد تصنيف بلوتو على أنه كوكب قزم في أغسطس 2006. لا يزال هناك بعض الجدل حول حجم Quaoar. في الوقت الحالي ، ليس عضوًا رسميًا في فئة "الكوكب القزم" الجديد ، على الرغم من أنه قد ينضم إلى هذه الفئة عندما تؤكد المشاهدات الأفضل حجمها.

شيء آخر يجب أخذه في الاعتبار هو أنه في النهاية ، كل هذا مجرد مصطلحات. تعتبر التصنيفات مفيدة لأنها تسلط الضوء على أوجه التشابه والاختلاف بين عدد كبير من الكائنات ، وعندما تحتاج إلى التحدث عن مجموعة كبيرة (في هذه الحالة "الأجسام الصغيرة التي تدور حول الشمس") ، يكون من السهل التحدث عن الخصائص العامة عندما يتم ترتيبها مثل الكويكبات ، والمذنبات ، وأجرام حزام كوير ، إلخ.

ولكن حتى إذا قررنا تسمية كويكبات أجسام حزام كويكب ، فإنها ستظل مختلفة عن كويكبات حزام الكويكبات (تركيبات مختلفة ، ومدارات مختلفة ، وتواريخ مختلفة). لذلك لن يغير الطريقة التي درسنا بها حزام كايبر ، بل سيغير فقط كيف تم تحديد تصنيفاتنا. نفس الشيء مع الكواكب. لا يهم كثيرًا أن يكون بلوتو كوكبًا أو لا يكون: إذا تم اعتباره كوكبًا ، يعلم الجميع أنه يختلف كثيرًا عن الكواكب الأخرى. وإذا كان بلوتو مجرد كائن حزام كويبر ، فسيظل الناس يعرفون أنه أكبر KBO وعلى الأرجح مختلف عن أجسام حزام كويبر الصغيرة الأخرى. لذلك أعتقد أن معظم الفلكيين ليسوا كذلك جدا متحمس حول كيفية تصنيف أجسام حزام كايبر. إنهم يفضلون معرفة المزيد عن تركيبات KBO ، ومعرفة عدد أجسام حزام كايبر الموجودة هناك ومعرفة من أين أتت كل كائنات حزام كايبر!


خيارات الوصول

احصل على حق الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


محتويات

بالنسبة لمعظم التاريخ ، لم تدرك البشرية أو تفهم مفهوم النظام الشمسي. يعتقد معظم الناس حتى أواخر العصور الوسطى - عصر النهضة أن الأرض ثابتة في مركز الكون ومختلفة بشكل قاطع عن الأشياء الإلهية أو الأثيرية التي تتحرك في السماء. على الرغم من أن الفيلسوف اليوناني Aristarchus of Samos قد تكهن بشأن إعادة ترتيب مركزية الشمس للكون ، كان نيكولاس كوبرنيكوس أول من طور نظامًا تنبئيًا رياضيًا حول مركزية الشمس. [11] [12]

في القرن السابع عشر ، اكتشف جاليليو أن الشمس مميزة بالبقع الشمسية ، وأن كوكب المشتري لديه أربعة أقمار صناعية في مدار حوله. [13] تبع كريستيان هيغنز اكتشافات غاليليو باكتشاف قمر زحل تيتان وشكل حلقات زحل. [14] أدرك إدموند هالي في عام 1705 أن المشاهدات المتكررة للمذنب كانت تسجل نفس الجسم ، وتعود بانتظام مرة كل 75-76 سنة. كان هذا أول دليل على أن أي شيء آخر غير الكواكب يدور حول الشمس. [15] في هذا الوقت تقريبًا (1704) ، ظهر مصطلح "النظام الشمسي" لأول مرة باللغة الإنجليزية. [16] في عام 1838 ، نجح فريدريك بيسل في قياس اختلاف المنظر النجمي ، وهو تحول واضح في موقع نجم ناتج عن حركة الأرض حول الشمس ، مما يوفر أول دليل تجريبي مباشر على مركزية الشمس. [17] التحسينات في علم الفلك الرصدي واستخدام المركبات الفضائية غير المأهولة مكنت منذ ذلك الحين من إجراء تحقيق مفصل للأجسام الأخرى التي تدور حول الشمس.

المكون الرئيسي للنظام الشمسي هو الشمس ، وهو نجم متسلسل رئيسي من G2 يحتوي على 99.86٪ من الكتلة المعروفة للنظام ويسيطر عليه جاذبيًا. [18] أكبر أربع أجسام تدور حول الشمس ، الكواكب العملاقة ، تمثل 99٪ من الكتلة المتبقية ، ويشكل كوكب المشتري وزحل معًا أكثر من 90٪. تشكل الأشياء المتبقية من النظام الشمسي (بما في ذلك الكواكب الأرضية الأربعة والكواكب القزمة والأقمار والكويكبات والمذنبات) معًا أقل من 0.002٪ من الكتلة الكلية للنظام الشمسي. [ز]

تقع معظم الأجسام الكبيرة في مدار حول الشمس بالقرب من مستوى مدار الأرض ، والمعروف باسم مسير الشمس. الكواكب قريبة جدًا من مسير الشمس ، في حين أن أجسام المذنبات وحزام كايبر غالبًا ما تكون بزوايا أكبر بكثير. [22] [23] نتيجة لتشكيل النظام الشمسي ، تدور الكواكب (ومعظم الأجسام الأخرى) حول الشمس في نفس الاتجاه الذي تدور فيه الشمس (عكس اتجاه عقارب الساعة ، كما يُرى من أعلى القطب الشمالي للأرض). [24] هناك استثناءات ، مثل مذنب هالي. تدور معظم الأقمار الكبيرة حول كواكبها في هذا تقدم الاتجاه (مع كون Triton هو الأكبر متراجع استثناء) ومعظم الأجسام الأكبر تدور في نفس الاتجاه (مع كوكب الزهرة كونها بارزة متراجع استثناء).

يتكون الهيكل العام للمناطق المرسومة للنظام الشمسي من الشمس ، وأربعة كواكب داخلية صغيرة نسبيًا محاطة بحزام من الكويكبات الصخرية في الغالب ، وأربعة كواكب عملاقة محاطة بحزام كويبر المكون من أجسام جليدية في الغالب. يقسم علماء الفلك أحيانًا بشكل غير رسمي هذه البنية إلى مناطق منفصلة. يتضمن النظام الشمسي الداخلي الكواكب الأرضية الأربعة وحزام الكويكبات. النظام الشمسي الخارجي وراء الكويكبات ، بما في ذلك الكواكب الأربعة العملاقة. [25] منذ اكتشاف حزام كويبر ، تعتبر الأجزاء الخارجية من النظام الشمسي منطقة متميزة تتكون من أجسام خارج نبتون. [26]

تحتوي معظم الكواكب في المجموعة الشمسية على أنظمة ثانوية خاصة بها ، تدور حولها أجسام كوكبية تسمى الأقمار الصناعية الطبيعية ، أو الأقمار (اثنان منها ، تيتان وجانيميد ، أكبر من كوكب عطارد). الكواكب الأربعة العملاقة لها حلقات كوكبية ، عصابات رفيعة من الجسيمات الدقيقة تدور حولها في انسجام تام. معظم أكبر الأقمار الصناعية الطبيعية في حالة دوران متزامن ، مع توجيه وجه واحد بشكل دائم نحو والدها. [27]

تصف قوانين كبلر لحركة الكواكب مدارات الأجسام حول الشمس. باتباع قوانين كبلر ، ينتقل كل جسم على طول قطع ناقص مع الشمس في بؤرة واحدة. تتحرك الأجسام الأقرب إلى الشمس (ذات المحاور شبه الرئيسية الأصغر) بسرعة أكبر لأنها تتأثر أكثر بجاذبية الشمس. في مدار بيضاوي الشكل ، تختلف مسافة الجسم عن الشمس على مدار العام. يُطلق على أقرب نهج للجسم من الشمس اسمها الحضيض، في حين يطلق على أبعد نقطة لها عن الشمس اسمها اوج. تكون مدارات الكواكب دائرية تقريبًا ، لكن العديد من المذنبات والكويكبات وأجسام حزام كايبر تتبع مدارات إهليلجية للغاية. يمكن التنبؤ بمواضع الأجسام في النظام الشمسي باستخدام النماذج العددية.

على الرغم من أن الشمس تهيمن على النظام بالكتلة ، إلا أنها تمثل حوالي 2٪ فقط من الزخم الزاوي. [28] [29] تمثل الكواكب ، التي يسيطر عليها كوكب المشتري ، معظم الزخم الزاوي المتبقي بسبب الجمع بين كتلتها ، ومدارها ، وبعدها عن الشمس ، مع إمكانية مساهمة كبيرة من المذنبات. [28]

تتكون الشمس ، التي تضم جميع المواد الموجودة في النظام الشمسي تقريبًا ، من 98٪ تقريبًا من الهيدروجين والهيليوم. [30] كوكب المشتري وزحل ، اللذان يشتملان تقريبًا على جميع المواد المتبقية ، يتكونان أيضًا بشكل أساسي من الهيدروجين والهيليوم. [31] [32] يوجد تدرج تركيبي في النظام الشمسي ، تم إنشاؤه بواسطة الحرارة والضغط الضوئي من الشمس ، وتتكون تلك الأجسام الأقرب إلى الشمس ، والتي تتأثر أكثر بالحرارة والضغط الضوئي ، من عناصر ذات نقاط انصهار عالية. تتكون الأجسام البعيدة عن الشمس بشكل كبير من مواد ذات نقاط انصهار منخفضة. [33] تُعرف الحدود في النظام الشمسي التي يمكن أن تتكثف بعدها هذه المواد المتطايرة باسم خط الصقيع ، وتقع على بعد 5 وحدات فلكية تقريبًا من الشمس. [4]

تتكون أجسام النظام الشمسي الداخلي في الغالب من الصخور ، [34] وهو الاسم الجماعي للمركبات ذات نقاط الانصهار العالية ، مثل السيليكات أو الحديد أو النيكل ، والتي ظلت صلبة تحت جميع الظروف تقريبًا في السديم الكوكبي الأولي. [35] يتكون كل من كوكب المشتري وزحل بشكل أساسي من الغازات ، وهو المصطلح الفلكي للمواد ذات نقاط الانصهار المنخفضة للغاية وضغط البخار المرتفع ، مثل الهيدروجين والهيليوم والنيون ، والتي كانت دائمًا في المرحلة الغازية في السديم. [35] الجليدات ، مثل الماء والميثان والأمونيا وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون ، [34] لها نقاط انصهار تصل إلى بضع مئات من كلن. [35] يمكن العثور عليها على شكل جليد أو سوائل أو غازات في أماكن مختلفة من النظام الشمسي ، بينما في السديم كانت إما في الحالة الصلبة أو الغازية. [35] تشكل المواد الجليدية غالبية الأقمار الصناعية للكواكب العملاقة ، بالإضافة إلى معظم أورانوس ونبتون (ما يسمى ب "عمالقة الجليد") والعديد من الأجسام الصغيرة التي تقع خارج مدار نبتون. [34] [36] يشار إلى الغازات والجليد معًا باسم متطايرة. [37]

المسافات والمقاييس

المسافة من الأرض إلى الشمس هي وحدة فلكية واحدة [AU] (150.000.000 كم 93.000.000 ميل). للمقارنة ، يبلغ نصف قطر الشمس 0.0047 AU (700000 كم). وهكذا ، تحتل الشمس 0.00001٪ (10 5٪) من حجم الكرة التي يبلغ نصف قطرها حجم مدار الأرض ، في حين أن حجم الأرض هو تقريبًا واحد على مليون (10 6) من حجم الشمس. كوكب المشتري ، أكبر كوكب ، يبعد 5.2 وحدة فلكية (780.000.000 كم) عن الشمس ويبلغ نصف قطره 71.000 كم (0.00047 AU) ، في حين أن الكوكب الأبعد ، نبتون ، يبعد عن الشمس 30 وحدة فلكية (4.5 × 10 9 كم). .

مع استثناءات قليلة ، كلما كان الكوكب أو الحزام بعيدًا عن الشمس ، زادت المسافة بين مداره ومدار الجسم التالي الأقرب للشمس. على سبيل المثال ، يقع كوكب الزهرة على بُعد 0.33 وحدة فلكية تقريبًا من الشمس من عطارد ، بينما يبعد زحل 4.3 وحدة فلكية عن كوكب المشتري ، بينما يقع نبتون على بُعد 10.5 وحدة فلكية من أورانوس. بذلت محاولات لتحديد العلاقة بين هذه المسافات المدارية (على سبيل المثال ، قانون تيتيوس بود) ، [38] ولكن لم يتم قبول مثل هذه النظرية.

تحاول بعض نماذج النظام الشمسي نقل المقاييس النسبية المتضمنة في النظام الشمسي وفقًا للمصطلحات البشرية. بعضها صغير الحجم (وقد يكون ميكانيكيًا - يسمى orreries) - بينما يمتد البعض الآخر عبر المدن أو المناطق الإقليمية. [39] أكبر نموذج مقياس من هذا القبيل ، النظام الشمسي السويدي ، يستخدم Ericsson Globe في ستوكهولم بطول 110 مترًا (361 قدمًا) كبديل للشمس ، وبعد المقياس ، كوكب المشتري عبارة عن كرة طولها 7.5 متر (25 قدمًا) في مطار ستوكهولم أرلاندا ، على بعد 40 كم (25 ميل) ، في حين أن أبعد جسم حالي ، سيدنا ، هو كرة 10 سم (4 بوصات) في لوليا ، على بعد 912 كم (567 ميل). [40] [41]

إذا تم قياس المسافة بين الشمس ونبتون إلى 100 متر ، فسيكون قطر الشمس حوالي 3 سم (حوالي ثلثي قطر كرة الجولف) ، وستكون الكواكب العملاقة أصغر من حوالي 3 مم ، وقطر الأرض جنبا إلى جنب مع الكواكب الأرضية الأخرى سيكون أصغر من برغوث (0.3 مم) في هذا المقياس. [42]

مسافات أجسام مختارة من النظام الشمسي عن الشمس. تتوافق الحواف اليمنى واليسرى لكل شريط مع الحضيض الشمسي وأوج الجسم ، على التوالي ، وبالتالي تشير القضبان الطويلة إلى الانحراف المداري العالي. يبلغ نصف قطر الشمس 0.7 مليون كيلومتر ، ونصف قطر كوكب المشتري (أكبر كوكب) يبلغ 0.07 مليون كيلومتر ، وكلاهما صغير جدًا بحيث لا يمكن تحديده في هذه الصورة.

تشكل النظام الشمسي قبل 4.568 مليار سنة من انهيار الجاذبية لمنطقة داخل سحابة جزيئية كبيرة. [h] من المحتمل أن تكون هذه السحابة الأولية تمتد على عدة سنوات ضوئية وربما ولدت عدة نجوم. [44] كما هو معتاد في السحب الجزيئية ، تتكون هذه السحب في الغالب من الهيدروجين وبعض الهيليوم وكميات صغيرة من العناصر الأثقل اندمجت بواسطة الأجيال السابقة من النجوم. مع انهيار المنطقة التي ستصبح النظام الشمسي ، والمعروفة باسم سديم ما قبل الشمس ، [45] ، أدى الحفاظ على الزخم الزاوي إلى دورانها بشكل أسرع. أصبح المركز ، حيث تجمع معظم الكتلة ، أكثر سخونة من القرص المحيط. [44] مع دوران السديم المتقلص بشكل أسرع ، بدأ يتسطح إلى قرص كوكبي أولي يبلغ قطره حوالي 200 وحدة فلكية [44] ونجم أولي ساخن كثيف في المركز. [46] [47] تشكلت الكواكب عن طريق التراكم من هذا القرص ، [48] حيث يجذب الغبار والغاز بعضهما البعض بفعل الجاذبية ، ويتحدان ليشكلوا أجسامًا أكبر. ربما كانت المئات من الكواكب الأولية موجودة في النظام الشمسي المبكر ، لكنها إما اندمجت أو دمرت ، تاركة الكواكب ، والكواكب القزمة ، وبقايا الأجسام الصغيرة. [49]

نظرًا لنقاط الغليان العالية ، يمكن أن توجد المعادن والسيليكات فقط في شكل صلب في النظام الشمسي الداخلي الدافئ بالقرب من الشمس ، وستشكل هذه الكواكب الصخرية في النهاية لعطارد والزهرة والأرض والمريخ. نظرًا لأن العناصر المعدنية كانت تشكل جزءًا صغيرًا جدًا من السديم الشمسي ، فإن الكواكب الأرضية لا يمكن أن تنمو بشكل كبير جدًا. تشكلت الكواكب العملاقة (كوكب المشتري ، وزحل ، وأورانوس ، ونبتون) بعيدًا عن خط الصقيع ، وهي النقطة الواقعة بين مداري المريخ والمشتري حيث تكون المادة باردة بدرجة كافية لتبقى المركبات الجليدية المتطايرة صلبة. كانت الجليد الذي شكل هذه الكواكب أكثر وفرة من المعادن والسيليكات التي شكلت الكواكب الأرضية الداخلية ، مما سمح لها بالنمو بشكل كبير بما يكفي لالتقاط أغلفة جوية كبيرة من الهيدروجين والهيليوم ، أخف العناصر وأكثرها وفرة. تجمعت الحطام المتبقي الذي لم يتحول إلى كواكب في مناطق مثل حزام الكويكبات وحزام كايبر وسحابة أورت.[49] نموذج نيس هو شرح لتكوين هذه المناطق وكيف يمكن للكواكب الخارجية أن تكون قد تشكلت في مواقع مختلفة وانتقلت إلى مداراتها الحالية من خلال تفاعلات الجاذبية المختلفة. [51]

في غضون 50 مليون سنة ، أصبح ضغط وكثافة الهيدروجين في مركز النجم الأولي كبيرًا بما يكفي لبدء الاندماج النووي الحراري. [52] زادت درجة الحرارة ومعدل التفاعل والضغط والكثافة حتى يتحقق التوازن الهيدروستاتيكي: الضغط الحراري يساوي قوة الجاذبية. في هذه المرحلة ، أصبحت الشمس نجمًا رئيسيًا في التسلسل. [53] سوف تستمر مرحلة التسلسل الرئيسي ، من البداية إلى النهاية ، حوالي 10 مليارات سنة بالنسبة للشمس مقارنة بحوالي ملياري سنة لجميع المراحل الأخرى من حياة ما قبل بقايا الشمس مجتمعة. [54] خلقت الرياح الشمسية القادمة من الشمس الغلاف الشمسي وجرفت الغاز والغبار المتبقي من قرص الكواكب الأولية إلى الفضاء بين النجوم ، مما أنهى عملية تكوين الكواكب. تزداد الشمس سطوعًا في وقت مبكر من تسلسل حياتها الرئيسي ، حيث كان سطوعها 70٪ من سطوعها اليوم. [55]

سيبقى النظام الشمسي كما نعرفه اليوم تقريبًا حتى يتم تحويل الهيدروجين الموجود في قلب الشمس بالكامل إلى الهيليوم ، والذي سيحدث بعد حوالي 5 مليارات سنة من الآن. هذا سيمثل نهاية حياة التسلسل الرئيسي للشمس. في هذا الوقت ، سيتقلص لب الشمس مع اندماج الهيدروجين الذي يحدث على طول الغلاف المحيط بالهيليوم الخامل ، وسيكون ناتج الطاقة أكبر بكثير مما هو عليه الآن. ستتوسع الطبقات الخارجية للشمس إلى ما يقرب من 260 ضعف قطرها الحالي ، وستصبح الشمس عملاقًا أحمر. بسبب زيادة مساحة سطح الشمس بشكل كبير ، سيكون سطح الشمس أكثر برودة (2600 كلفن في أبرد درجاته) مما هو عليه في التسلسل الرئيسي. [54] من المتوقع أن تؤدي الشمس المتوسعة إلى تبخير عطارد وتجعل الأرض غير صالحة للسكن. في النهاية ، سيكون اللب ساخنًا بدرجة كافية لانصهار الهيليوم ، وستحرق الشمس الهيليوم لجزء بسيط من الوقت الذي تحرق فيه الهيدروجين في اللب. الشمس ليست ضخمة بما يكفي لبدء اندماج العناصر الثقيلة ، وسوف تتضاءل التفاعلات النووية في القلب. ستتحرك طبقاته الخارجية بعيدًا في الفضاء ، تاركًا قزمًا أبيض ، جسمًا كثيفًا للغاية ، نصف الكتلة الأصلية للشمس ولكن بحجم الأرض فقط. [56] ستشكل الطبقات الخارجية المقذوفة ما يُعرف بالسديم الكوكبي ، مما يعيد بعض المواد التي شكلت الشمس - ولكنها الآن غنية بعناصر أثقل مثل الكربون - إلى الوسط النجمي.

الشمس هي نجم النظام الشمسي وهي إلى حد بعيد أكثر مكوناته ضخامة. كتلته الكبيرة (332900 كتلة أرضية) ، [57] والتي تشكل 99.86٪ من الكتلة الكلية في النظام الشمسي ، [58] تنتج درجات حرارة وكثافة في قلبها عالية بما يكفي للحفاظ على الاندماج النووي للهيدروجين في الهيليوم ، مما يجعله عنصرًا رئيسيًا نجم التسلسل. [59] يطلق هذا كمية هائلة من الطاقة ، تشع في الغالب في الفضاء حيث يبلغ الإشعاع الكهرومغناطيسي ذروته في الضوء المرئي. [60]

الشمس هي نجم تسلسل رئيسي من النوع G2. نجوم التسلسل الرئيسي الأكثر سخونة هي أكثر سطوعًا. درجة حرارة الشمس متوسطة بين أكثر النجوم سخونة ودرجة حرارة أبرد النجوم. النجوم الأكثر إشراقًا وسخونة من الشمس نادرة ، في حين أن النجوم الأكثر خفوتًا وبرودة ، والمعروفة بالأقزام الحمراء ، تشكل 85٪ من النجوم في مجرة ​​درب التبانة. [61] [62]

الشمس هي مجموعة من النجوم الأولى ولديها وفرة من العناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم ("المعادن" في اللغة الفلكية) من المجموعة الأكبر سنًا من النجوم الثانية. [63] تشكلت العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم في قلب النجوم القديمة والمتفجرة ، لذلك كان لابد من موت الجيل الأول من النجوم قبل أن يتم إثراء الكون بهذه الذرات. تحتوي أقدم النجوم على القليل من المعادن ، في حين أن النجوم التي ولدت لاحقًا تحتوي على المزيد. يُعتقد أن هذا المعدن المرتفع كان حاسمًا في تطوير الشمس لنظام كوكبي لأن الكواكب تتشكل من تراكم "المعادن". [64]

تتكون الغالبية العظمى من النظام الشمسي من شبه فراغ يعرف بالوسط بين الكواكب. إلى جانب الضوء ، تشع الشمس تيارًا مستمرًا من الجسيمات المشحونة (بلازما) تُعرف بالرياح الشمسية. ينتشر تيار الجسيمات هذا للخارج بسرعة 1.5 مليون كيلومتر في الساعة تقريبًا ، [65] مما يخلق جوًا ضعيفًا يتخلل الوسط بين الكواكب إلى ما لا يقل عن 100 وحدة فلكية (انظر § الغلاف الشمسي). [66] النشاط على سطح الشمس ، مثل التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية ، يزعج الغلاف الشمسي ، ويخلق طقسًا فضائيًا ويسبب عواصف مغنطيسية أرضية. [67] أكبر هيكل داخل الغلاف الشمسي هو لوح تيار الغلاف الشمسي ، وهو شكل حلزوني تم إنشاؤه بفعل تأثير المجال المغناطيسي الدوار للشمس على الوسط بين الكواكب. [68] [69]

يمنع المجال المغناطيسي للأرض غلافها الجوي من أن تجرده الرياح الشمسية. [70] لا يمتلك كوكب الزهرة والمريخ مجالات مغناطيسية ، ونتيجة لذلك تتسبب الرياح الشمسية في نزف الغلاف الجوي تدريجياً بعيدًا في الفضاء. [71] تؤدي القذفات الكتلية الإكليلية والأحداث المماثلة إلى نفخ مجال مغناطيسي وكميات هائلة من المواد من سطح الشمس. يؤدي تفاعل هذا المجال المغناطيسي والمواد مع المجال المغناطيسي للأرض إلى تحويل الجسيمات المشحونة إلى الغلاف الجوي العلوي للأرض ، حيث تخلق تفاعلاتها شفقًا يُرى بالقرب من القطبين المغناطيسيين.

الغلاف الشمسي والمجالات المغناطيسية الكوكبية (لتلك الكواكب التي تحتوي عليها) تحمي جزئيًا النظام الشمسي من جسيمات بين النجوم عالية الطاقة تسمى الأشعة الكونية. تتغير كثافة الأشعة الكونية في الوسط النجمي وقوة المجال المغناطيسي للشمس على نطاقات زمنية طويلة جدًا ، لذلك يختلف مستوى اختراق الأشعة الكونية في النظام الشمسي ، على الرغم من مقدار ذلك غير معروف. [72]

الوسط بين الكواكب هو موطن لمنطقتين على الأقل تشبهان القرص من الغبار الكوني. الأولى ، سحابة غبار البروج ، تقع في النظام الشمسي الداخلي وتسبب ضوء البروج. من المحتمل أن تكون قد تشكلت عن طريق الاصطدامات داخل حزام الكويكبات الناتجة عن تفاعلات الجاذبية مع الكواكب. [73] تمتد سحابة الغبار الثانية من حوالي 10 وحدات فلكية إلى حوالي 40 وحدة فلكية ، وربما تكون قد نشأت عن تصادمات مماثلة داخل حزام كايبر. [74] [75]

ال النظام الشمسي الداخلي هي المنطقة التي تضم الكواكب الأرضية وحزام الكويكبات. [76] تتكون أجسام النظام الشمسي الداخلي بشكل أساسي من السيليكات والمعادن ، وهي قريبة نسبيًا من الشمس ، ونصف قطر هذه المنطقة بأكملها أقل من المسافة بين مداري كوكب المشتري وزحل. تقع هذه المنطقة أيضًا داخل خط الصقيع ، وهي أقل بقليل من 5 وحدات فلكية (حوالي 700 مليون كيلومتر) من الشمس. [77]

الكواكب الداخلية

الأربعة الأرضية أو الكواكب الداخلية لها تركيبات صخرية كثيفة ، وأقمار قليلة أو معدومة ، ولا توجد أنظمة حلقات. وتتكون إلى حد كبير من معادن مقاومة للصهر ، مثل السيليكات - التي تشكل قشورها ودثارها - ومعادن ، مثل الحديد والنيكل ، التي تشكل قلبها. ثلاثة من الكواكب الأربعة الداخلية (الزهرة والأرض والمريخ) لها غلاف جوي كبير بما يكفي لتوليد الطقس ، وكلها لها فوهات أثرية وخصائص سطح تكتونية ، مثل الوديان المتصدعة والبراكين. على المدى الكوكب الداخلي لا ينبغي الخلط بينه وبين كوكب أدنى، والتي تحدد تلك الكواكب الأقرب إلى الشمس من الأرض (أي عطارد والزهرة).

الزئبق

عطارد (0.4 AU من الشمس) هو أقرب كوكب إلى الشمس وفي المتوسط ​​جميع الكواكب السبعة الأخرى. [78] [79] أصغر كوكب في المجموعة الشمسية (0.055 م ) ، عطارد ليس لديه أقمار صناعية طبيعية. إلى جانب الفوهات الصدمية ، فإن سماتها الجيولوجية الوحيدة المعروفة هي التلال المفصصة أو الروبيات التي ربما تكون قد نتجت عن فترة من الانكماش في وقت مبكر من تاريخها. [80] يتكون الغلاف الجوي الضعيف لعطارد من ذرات انفجرت عن سطحه بفعل الرياح الشمسية. [81] قلبها الحديدي الكبير نسبيًا وغطائها الرقيق لم يتم شرحهما بشكل كافٍ. تتضمن الفرضيات أن طبقاته الخارجية جُردت بفعل تأثير عملاق ، أو أنه تم منعه من التراكم الكامل بواسطة طاقة الشمس الفتية. [82] [83]

كوكب الزهرة

كوكب الزهرة (0.7 AU من الشمس) قريب في الحجم من الأرض (0.815 م ) ومثل الأرض ، يحتوي على غطاء من السيليكات السميك حول قلب حديدي وجو كبير ودليل على نشاط جيولوجي داخلي. إنه أكثر جفافاً من الأرض ، وغلافه الجوي أكثر كثافة بتسعين مرة. كوكب الزهرة ليس لديه أقمار صناعية طبيعية. إنه الكوكب الأكثر سخونة ، حيث تزيد درجات حرارة سطحه عن 400 درجة مئوية (752 درجة فهرنهايت) ، ويرجع ذلك على الأرجح إلى كمية غازات الدفيئة في الغلاف الجوي. [84] لم يتم الكشف عن أي دليل قاطع على النشاط الجيولوجي الحالي على كوكب الزهرة ، ولكن لا يوجد لديه مجال مغناطيسي يمنع استنفاد غلافه الجوي ، مما يشير إلى أن غلافه الجوي يتجدد بفعل الانفجارات البركانية. [85]

أرض

الأرض (1 AU من الشمس) هي أكبر الكواكب الداخلية وأكثرها كثافة ، وهي الوحيدة المعروفة بنشاطها الجيولوجي الحالي ، والمكان الوحيد المعروف بوجود الحياة فيه. [86] غلافه المائي السائل فريد من نوعه بين الكواكب الأرضية ، وهو الكوكب الوحيد الذي رُصدت فيه الصفائح التكتونية. يختلف الغلاف الجوي للأرض اختلافًا جذريًا عن الغلاف الجوي للكواكب الأخرى ، حيث تم تغييره بسبب وجود الحياة لاحتواء 21٪ من الأكسجين الحر. [87] لديها قمر طبيعي واحد ، القمر ، القمر الصناعي الوحيد الكبير لكوكب أرضي في النظام الشمسي.

المريخ (1.5 AU من الشمس) أصغر من الأرض والزهرة (0.107 M ). يحتوي على غلاف جوي يتكون في الغالب من ثاني أكسيد الكربون مع ضغط سطحي يبلغ 6.1 مليبار (حوالي 0.6٪ من الغلاف الجوي للأرض). [88] سطحه المليء بالبراكين الشاسعة ، مثل أوليمبوس مونس ، والوديان المتصدعة ، مثل فاليس مارينيريس ، يُظهر نشاطًا جيولوجيًا ربما استمر حتى وقت قريب حتى مليوني سنة. [89] يأتي لونه الأحمر من أكسيد الحديد (الصدأ) الموجود في تربته. [90] المريخ له قمران طبيعيان صغيران (ديموس وفوبوس) يعتقد أنهما كويكبات تم التقاطها ، [91] أو حطامًا مقذوفًا من تأثير هائل في وقت مبكر من تاريخ المريخ. [92]

حزام الكويكبات

  • شمس
  • كوكب المشتري أحصنة طروادة
  • مدار كوكبي
  • حزام الكويكبات
  • كويكبات هيلدا
  • الأجسام القريبة من الأرض(اختيار)

تُصنف الكويكبات باستثناء أكبرها ، سيريس ، على أنها أجسام صغيرة في النظام الشمسي [و] وتتكون أساسًا من معادن صخرية ومعدنية مقاومة للصهر ، مع بعض الجليد. [93] [94] يتراوح حجمها من بضعة أمتار إلى مئات الكيلومترات. عادة ما تسمى الكويكبات الأصغر من متر واحد النيازك والنيازك الدقيقة (بحجم حبة) ، اعتمادًا على تعريفات مختلفة وتعسفية إلى حد ما.

يحتل حزام الكويكبات المدار بين المريخ والمشتري ، بين 2.3 و 3.3 AU من الشمس. يُعتقد أنها بقايا من تكوين النظام الشمسي الذي فشل في الاندماج بسبب التداخل الثقالي لكوكب المشتري. [95] يحتوي حزام الكويكبات على عشرات الآلاف ، وربما الملايين من الأجسام التي يزيد قطرها عن كيلومتر واحد. [96] على الرغم من ذلك ، من غير المرجح أن تكون الكتلة الإجمالية لحزام الكويكبات أكثر من جزء من الألف من كتلة الأرض. [21] حزام الكويكبات عبارة عن مركبات فضائية ذات كثافة سكانية منخفضة جدًا تمر بشكل روتيني من خلاله دون وقوع حوادث. [97]

سيريس

سيريس (2.77 AU) هو أكبر كويكب وكوكب أولي وكوكب قزم. [و] يبلغ قطرها أقل بقليل من 1000 كم ، وكتلة كبيرة بما يكفي لجاذبيتها لجذبها إلى شكل كروي. كان سيريس يعتبر كوكبًا عندما تم اكتشافه في عام 1801 وأعيد تصنيفه إلى كويكب في خمسينيات القرن التاسع عشر حيث كشفت المزيد من الملاحظات عن كويكبات إضافية. [98] تم تصنيفه على أنه كوكب قزم في عام 2006 عندما تم وضع تعريف للكوكب.

مجموعات الكويكبات

تنقسم الكويكبات الموجودة في حزام الكويكبات إلى مجموعات وعائلات الكويكبات بناءً على خصائصها المدارية. أقمار الكويكبات هي كويكبات تدور حول كويكبات أكبر. لا يتم تمييزها بوضوح مثل أقمار الكواكب ، وأحيانًا تكون تقريبًا بحجم شركائها. يحتوي حزام الكويكبات أيضًا على مذنبات الحزام الرئيسي ، والتي ربما كانت مصدر مياه الأرض. [99]

تقع أحصنة كوكب المشتري في أي من كوكب المشتري L4 أو L.5 النقاط (المناطق المستقرة جاذبيًا التي تقود وتتبع كوكبًا في مداره) المصطلح حصان طروادة يستخدم أيضًا للأجسام الصغيرة في أي نقطة لاغرانج كوكبية أو قمرية أخرى. كويكبات هيلدا لها صدى 2: 3 مع المشتري أي أنها تدور حول الشمس ثلاث مرات لكل مدارين حول كوكب المشتري. [100]

يحتوي النظام الشمسي الداخلي أيضًا على كويكبات قريبة من الأرض ، والعديد منها يعبر مدارات الكواكب الداخلية. [101] بعضها يحتمل أن يكون كائنات خطرة.

المنطقة الخارجية للنظام الشمسي هي موطن للكواكب العملاقة وأقمرها الكبيرة. تدور أيضًا القنطور والعديد من المذنبات قصيرة المدى في هذه المنطقة. نظرًا لبعدها الأكبر عن الشمس ، تحتوي الأجسام الصلبة في النظام الشمسي الخارجي على نسبة أعلى من المواد المتطايرة ، مثل الماء والأمونيا والميثان مقارنةً بتلك الموجودة في النظام الشمسي الداخلي ، لأن درجات الحرارة المنخفضة تسمح لهذه المركبات بالبقاء صلبة. [49]

الكواكب الخارجية

تشكل الكواكب الخارجية الأربعة ، أو الكواكب العملاقة (تسمى أحيانًا كواكب جوفيان) ، مجتمعة 99٪ من الكتلة المعروفة بأنها تدور حول الشمس. [ز] كوكب المشتري وزحل معًا تزيد كتلتهما عن 400 مرة كتلة الأرض ويتكونان بأغلبية ساحقة من غازي الهيدروجين والهيليوم ، ومن هنا تم تصنيفهما كعمالقة غازية. [102] أورانوس ونبتون أقل كتلة بكثير - أقل من 20 كتلة أرضية (M ) كل منها وتتكون أساسًا من الجليد. لهذه الأسباب ، يقترح بعض علماء الفلك أنهم ينتمون إلى فئتهم الخاصة ، عمالقة الجليد. [103] جميع الكواكب العملاقة الأربعة لها حلقات ، على الرغم من أن نظام حلقات زحل فقط يمكن ملاحظته بسهولة من الأرض. على المدى كوكب متفوق يحدد الكواكب خارج مدار الأرض وبالتالي يشمل كلاً من الكواكب الخارجية والمريخ.

كوكب المشتري

كوكب المشتري (5.2 AU) عند 318 م تساوي 2.5 ضعف كتلة جميع الكواكب الأخرى مجتمعة. يتكون بشكل كبير من الهيدروجين والهيليوم. تخلق الحرارة الداخلية القوية لكوكب المشتري ميزات شبه دائمة في غلافه الجوي ، مثل العصابات السحابية والبقعة الحمراء العظيمة. كوكب المشتري لديه 79 قمرا صناعيا معروفا. تُظهر أكبر أربعة كواكب ، جانيميد وكاليستو وآيو وأوروبا ، أوجه تشابه مع الكواكب الأرضية ، مثل البراكين والتدفئة الداخلية. [104] جانيميد ، أكبر قمر صناعي في المجموعة الشمسية ، أكبر من عطارد.

زحل

زحل (9.5 AU) ، الذي يتميز بنظام الحلقة الواسع ، له العديد من أوجه التشابه مع كوكب المشتري ، مثل تكوين الغلاف الجوي والغلاف المغناطيسي. على الرغم من أن حجم كوكب زحل يحتوي على 60٪ من حجم كوكب المشتري ، إلا أنه أقل من ثلث حجمه عند 95 مترًا . زحل هو الكوكب الوحيد في النظام الشمسي الأقل كثافة من الماء. [105] تتكون حلقات زحل من جسيمات صغيرة من الجليد والصخور. زحل لديه 82 قمرا صناعيا مؤكد يتكون معظمها من الجليد. اثنان من هؤلاء ، تيتان وإنسيلادوس ، يظهران علامات على النشاط الجيولوجي. [106] تيتان ، ثاني أكبر قمر في المجموعة الشمسية ، أكبر من عطارد والقمر الصناعي الوحيد في النظام الشمسي الذي يتمتع بغلاف جوي كبير.

أورانوس

أورانوس (19.2 AU) عند 14 م ، هو أخف الكواكب الخارجية. بشكل فريد بين الكواكب ، يدور حول الشمس على جانبه ، ويميله المحوري أكثر من تسعين درجة إلى مسير الشمس. لها نواة أبرد بكثير من الكواكب العملاقة الأخرى وتشع القليل جدًا من الحرارة في الفضاء. [107] أورانوس لديه 27 قمرا صناعيا معروفا ، أكبرها تيتانيا ، أوبيرون ، أومبريال ، آرييل ، وميراندا. [108]

نبتون

نبتون (30.1 AU) ، على الرغم من أنه أصغر قليلاً من أورانوس ، إلا أنه أكثر ضخامة (17 م ) وبالتالي أكثر كثافة. يشع المزيد من الحرارة الداخلية ، ولكن ليس بقدر كوكب المشتري أو زحل. [109] نبتون لديه 14 قمرا صناعيا معروفا. أكبرها ، Triton ، نشط جيولوجيًا ، مع سخانات من النيتروجين السائل. [110] تريتون هو القمر الصناعي الكبير الوحيد الذي له مدار رجعي. يصاحب نبتون في مداره عدة كواكب صغيرة تسمى نبتون أحصنة طروادة ، والتي تكون في صدى 1: 1 معها.

القنطور

القنطور هي أجسام جليدية شبيهة بالمذنبات ولها محاور نصف رئيسية أكبر من محور المشتري (5.5 AU) وأقل من محاور نبتون (30 AU). أكبر قنطور معروف ، 10199 تشاريكلو ، يبلغ قطره حوالي 250 كم. [111] أول قنطور تم اكتشافه ، 2060 تشيرون ، صُنف أيضًا على أنه مذنب (95P) لأنه يصاب بغيبوبة تمامًا كما تفعل المذنبات عندما تقترب من الشمس. [112]

المذنبات عبارة عن أجسام صغيرة في النظام الشمسي ، [و] يبلغ عرضها بضعة كيلومترات فقط ، وتتكون بشكل كبير من جليد متطاير. لديهم مدارات غريبة الأطوار ، بشكل عام الحضيض داخل مدارات الكواكب الداخلية وجوج بعيد وراء بلوتو. عندما يدخل مذنب إلى النظام الشمسي الداخلي ، فإن قربه من الشمس يتسبب في تسامي سطحه الجليدي وتأينه ، مما يؤدي إلى حدوث غيبوبة: ذيل طويل من الغاز والغبار غالبًا ما يكون مرئيًا بالعين المجردة.

المذنبات قصيرة المدى لها مدارات تدوم أقل من مائتي عام. المذنبات طويلة المدى لها مدارات تستمر لآلاف السنين. يُعتقد أن المذنبات قصيرة المدى تنشأ في حزام كويبر ، بينما يُعتقد أن المذنبات طويلة المدى ، مثل Hale – Bopp ، نشأت في سحابة أورت. تشكلت العديد من مجموعات المذنبات ، مثل Kreutz Sungrazers ، من تفكك أحد الوالدين. [113] قد تنشأ بعض المذنبات ذات المدارات القطعية خارج النظام الشمسي ، لكن تحديد مداراتها الدقيقة أمر صعب. [114] غالبًا ما يتم تصنيف المذنبات القديمة التي تم طرد موادها المتطايرة بسبب الاحترار الشمسي على أنها كويكبات. [115]

ما وراء مدار نبتون تقع منطقة "منطقة عبر نبتون" ، مع حزام كويبر على شكل دونات ، موطن بلوتو والعديد من الكواكب القزمة الأخرى ، وقرص متداخل من الأجسام المتناثرة ، والتي تميل نحو مستوى سطح الأرض. النظام الشمسي ويصل إلى أبعد بكثير من حزام كويبر. المنطقة بأكملها لا تزال غير مستكشفة إلى حد كبير. يبدو أنها تتكون بشكل كبير من عدة آلاف من العوالم الصغيرة - أكبرها يبلغ قطره خُمس قطر الأرض فقط وكتلة أصغر بكثير من كتلة القمر - تتكون أساسًا من الصخور والجليد. توصف هذه المنطقة أحيانًا بأنها "المنطقة الثالثة من النظام الشمسي" ، وتضم النظام الشمسي الداخلي والخارجي. [116]

حزام كويبر

  • شمس
  • كوكب المشتري أحصنة طروادة
  • الكواكب العملاقة
  • حزام كويبر
  • قرص مبعثر
  • نبتون طروادة

حزام كويبر عبارة عن حلقة كبيرة من الحطام تشبه حزام الكويكبات ، ولكنها تتكون أساسًا من أجسام تتكون أساسًا من الجليد. [117] ويمتد من الشمس بين 30 و 50 وحدة فلكية. على الرغم من أنه يُقدر أنها تحتوي على أي شيء يتراوح بين عشرات إلى آلاف الكواكب القزمة ، إلا أنها تتكون أساسًا من أجسام صغيرة من النظام الشمسي. قد تثبت العديد من أجسام حزام كويبر الأكبر حجمًا ، مثل Quaoar و Varuna و Orcus ، أنها كواكب قزمة تحتوي على مزيد من البيانات. تشير التقديرات إلى أن هناك أكثر من 100000 جسم في حزام كويبر يبلغ قطرها أكثر من 50 كيلومترًا ، ولكن يُعتقد أن الكتلة الإجمالية لحزام كويبر لا تزيد عن عُشر أو حتى جزء من المائة من كتلة الأرض. [20] العديد من أجسام حزام كويبر لها أقمار صناعية متعددة ، [118] ومعظمها لها مدارات تأخذها خارج مستوى مسير الشمس. [119]

يمكن تقسيم حزام كويبر تقريبًا إلى الحزام "الكلاسيكي" والرنين. [117] الرنين هو مدارات مرتبطة بمدارات نبتون (على سبيل المثال مرتين لكل ثلاثة مدارات نبتون ، أو مرة واحدة لكل اثنين). يبدأ الرنين الأول في مدار نبتون نفسه. يتكون الحزام الكلاسيكي من أجسام ليس لها صدى مع نبتون ، ويمتد من 39.4 AU تقريبًا إلى 47.7 AU. [120] يُصنف أعضاء حزام كويبر الكلاسيكي على أنهم cubewanos ، بعد الأول من نوعه الذي تم اكتشافه ، 15760 ألبيون (التي كانت تحمل التصنيف المؤقت سابقًا 1992 QB1) ، ولا تزال في مدارات شبه بدائية منخفضة الانحراف. [121]

بلوتو وشارون

الكوكب القزم بلوتو (بمتوسط ​​مدار 39 AU) هو أكبر جسم معروف في حزام كويبر. عند اكتشافه في عام 1930 ، كان يعتبر الكوكب التاسع الذي تغير في عام 2006 مع اعتماد تعريف رسمي للكوكب. يمتلك بلوتو مدارًا غريب الأطوار نسبيًا يميل 17 درجة إلى مستوى مسير الشمس ويتراوح من 29.7 AU من الشمس عند الحضيض (داخل مدار نبتون) إلى 49.5 AU عند الأوج. يمتلك بلوتو صدى بنسبة 3: 2 مع نبتون ، مما يعني أن بلوتو يدور مرتين حول الشمس لكل ثلاثة مدارات نبتون. تسمى أجسام حزام كايبر التي تشترك مداراتها في هذا الرنين بالبلوتينات. [122]

يُوصف شارون ، وهو أكبر أقمار بلوتو ، أحيانًا بأنه جزء من نظام ثنائي مع بلوتو ، حيث يدور الجسمان حول مركز ثقل الجاذبية فوق أسطحهما (أي يبدو أنهما "يدوران حول بعضهما البعض"). وراء تشارون ، أربعة أقمار أصغر بكثير ، ستيكس ونيكس وكيربيروس وهيدرا ، تدور داخل النظام.

Makemake و Haumea

Makemake (متوسط ​​45.79 AU) ، على الرغم من أنه أصغر من بلوتو ، هو أكبر كائن معروف في كلاسيكي حزام كايبر (أي جسم حزام كويبر ليس له صدى مؤكد مع نبتون). Makemake هو ألمع جسم في حزام كويبر بعد بلوتو. تم تكليفه بلجنة تسمية في ظل توقع أنه سيثبت أنه كوكب قزم في عام 2008. [6] مداره أكثر ميلًا من مدار بلوتو ، عند 29 درجة. [123]

يقع Haumea (متوسط ​​43.13 AU) في مدار مشابه لماكيماكي ، باستثناء أنه في صدى مداري مؤقت 7:12 مع نبتون. [124] تمت تسميته بنفس التوقع بأنه سيثبت أنه كوكب قزم ، على الرغم من أن الملاحظات اللاحقة أشارت إلى أنه قد لا يكون كوكبًا قزمًا على الإطلاق. [125]

قرص مبعثر

يُعتقد أن القرص المبعثر ، الذي يتداخل مع حزام كايبر ولكنه يمتد إلى حوالي 200 وحدة فلكية ، هو مصدر المذنبات قصيرة المدى. يُعتقد أن أجسام الأقراص المتناثرة قد قُذفت في مدارات غير منتظمة بسبب تأثير الجاذبية لهجرة نبتون المبكرة إلى الخارج. تحتوي معظم كائنات القرص المتناثرة (SDOs) على الحضيض داخل حزام كايبر ولكن الأفيليا أبعد منه (بعض أكثر من 150 وحدة فلكية من الشمس). تميل مدارات SDO أيضًا إلى مستوى مسير الشمس وغالبًا ما تكون متعامدة معها. يعتبر بعض علماء الفلك أن القرص المبعثر هو مجرد منطقة أخرى من حزام كويبر ويصفون أجسام القرص المتناثرة بأنها "أجسام حزام كويبر المتناثرة". [126] يصنف بعض علماء الفلك أيضًا القنطور على أنها أجسام مبعثرة إلى الداخل في حزام كويبر جنبًا إلى جنب مع السكان المنتشرين في الخارج للقرص المتناثر. [127]

إيريس (بمتوسط ​​مدار يبلغ 68 وحدة فلكية) هو أكبر جسم قرص مبعثر معروف ، وقد تسبب في جدل حول ماهية الكوكب ، لأنه أكبر بنسبة 25٪ من بلوتو [128] ونفس القطر تقريبًا. إنه أضخم الكواكب القزمة المعروفة. لديها قمر واحد معروف ، Dysnomia. مثل بلوتو ، فإن مداره غريب الأطوار للغاية ، حيث يبلغ الحضيض 38.2 AU (تقريبًا مسافة بلوتو من الشمس) وجوج يبلغ 97.6 AU ، ويميل بشدة إلى مستوى مسير الشمس.

لم يتم تحديد النقطة التي ينتهي عندها النظام الشمسي ويبدأ الفضاء بين النجوم بدقة لأن حدوده الخارجية تتشكل بواسطة قوتين ، الرياح الشمسية وجاذبية الشمس. يبلغ حد تأثير الرياح الشمسية أربعة أضعاف مسافة بلوتو عن الشمس تقريبًا الشمس، الحدود الخارجية للغلاف الشمسي ، تعتبر بداية الوسط النجمي. [66] يُعتقد أن مجال تلة الشمس ، النطاق الفعال لهيمنة جاذبيتها ، يمتد إلى أبعد ألف مرة ويشمل سحابة أورت الافتراضية. [129]

الغلاف الشمسي

الغلاف الشمسي عبارة عن فقاعة رياح نجمية ، وهي منطقة من الفضاء تهيمن عليها الشمس ، حيث تشع رياحها الشمسية بسرعة 400 كم / ثانية تقريبًا ، وهو تيار من الجسيمات المشحونة ، حتى تصطدم برياح الوسط النجمي.

يحدث التصادم في صدمة الإنهاء، وهو ما يقرب من 80-100 وحدة فلكية من اتجاه رياح الشمس للوسط النجمي وحوالي 200 وحدة فلكية من اتجاه رياح الشمس. [130] هنا تتباطأ الرياح بشكل كبير ، وتتكثف وتصبح أكثر اضطرابًا ، [130] وتشكل بنية بيضاوية كبيرة تُعرف باسم غلاف الشمس. يُعتقد أن هذا الهيكل يشبه إلى حد كبير ويتصرف مثل ذيل المذنب ، ويمتد إلى الخارج لمسافة 40 وحدة فلكية إضافية على جانب الريح ، ولكنه يتأرجح عدة مرات تلك المسافة في اتجاه الريح من كاسيني اقترحت المركبة الفضائية Interstellar Boundary Explorer أنها تُجبر على شكل فقاعة بفعل تقييد المجال المغناطيسي بين النجوم. [131]

الحدود الخارجية للغلاف الشمسي ، و الشمس، هي النقطة التي تنتهي عندها الرياح الشمسية أخيرًا وهي بداية الفضاء بين النجوم. [66] فوييجر 1 و فوييجر 2 تم الإبلاغ عن اجتياز صدمة الإنهاء ودخلت الغلاف الشمسي ، عند 94 و 84 وحدة فلكية من الشمس ، على التوالي. [132] [133] فوييجر 1 ورد أنه عبرت منطقة الغلاف الشمسي في أغسطس 2012. [134]

من المحتمل أن يتأثر شكل وشكل الحافة الخارجية للغلاف الشمسي بديناميات السوائل للتفاعلات مع الوسط النجمي وكذلك الحقول المغناطيسية الشمسية السائدة في الجنوب ، على سبيل المثال تم تشكيلها بشكل صريح حيث يمتد نصف الكرة الشمالي بمقدار 9 وحدات فلكية أبعد من نصف الكرة الجنوبي. [130] ما وراء الغلاف الشمسي ، عند حوالي 230 وحدة فلكية ، تكمن صدمة القوس ، "يقظة" البلازما التي خلفتها الشمس أثناء انتقالها عبر درب التبانة. [135]

  • النظام الشمسي الداخلي والمشتري
  • النظام الشمسي الخارجي وبلوتو
  • مدار سيدنا (جسم منفصل)
  • الجزء الداخلي من سحابة أورت

بسبب نقص البيانات ، فإن الظروف في الفضاء بين النجوم المحلي غير معروفة على وجه اليقين. من المتوقع أن تنقل المركبة الفضائية فوييجر التابعة لناسا ، أثناء مرورها فوق الغلاف الشمسي ، بيانات قيمة عن مستويات الإشعاع والرياح الشمسية إلى الأرض. [136] من غير المفهوم جيدًا مدى حماية الغلاف الشمسي للنظام الشمسي من الأشعة الكونية. طور فريق ممول من وكالة ناسا مفهوم "مهمة الرؤية" المخصصة لإرسال مسبار إلى الغلاف الشمسي. [137] [138]

كائنات منفصلة

90377 Sedna (بمتوسط ​​مدار قدره 520 AU) هو جسم كبير ضارب إلى الحمرة مع مدار عملاق بيضاوي الشكل يأخذه من حوالي 76 AU عند الحضيض إلى 940 AU عند aphelion ويستغرق 11400 سنة لإكماله. يؤكد مايك براون ، الذي اكتشف الجسم في عام 2003 ، أنه لا يمكن أن يكون جزءًا من القرص المتناثر أو حزام كويبر لأن الحضيض بعيد جدًا عن التأثر بهجرة نبتون. يعتبره هو وعلماء الفلك الآخرون أنه الأول من مجموعة جديدة تمامًا ، يطلق عليها أحيانًا "الأجسام المنفصلة البعيدة" (DDOs) ، والتي قد تتضمن أيضًا الجسم 2000 CR105 ، الذي يبلغ الحضيض فيه 45 وحدة فلكية ، وجناح 415 وحدة فلكية ، وفترة مدارية تبلغ 3420 عامًا. [139] يطلق براون على هذه المجموعة اسم "سحابة أورت الداخلية" لأنها ربما تكونت من خلال عملية مماثلة ، على الرغم من أنها أقرب بكثير إلى الشمس. [140] من المحتمل جدًا أن يكون سيدنا كوكبًا قزمًا ، على الرغم من أن شكله لم يتحدد بعد. الجسم الثاني المنفصل بشكل لا لبس فيه ، مع الحضيض الشمسي أبعد من سيدنا عند حوالي 81 وحدة فلكية ، هو 2012 VP 113 ، الذي تم اكتشافه في عام 2012. وجناحه نصف فقط من Sedna ، عند 400-500 AU. [141] [142]

سحابة أورت

سحابة أورت هي سحابة كروية افتراضية تضم ما يصل إلى تريليون جسم جليدي يُعتقد أنها مصدر جميع المذنبات طويلة الأمد وتحيط بالنظام الشمسي عند حوالي 50000 وحدة فلكية (حوالي سنة ضوئية واحدة (لي)) ، و ربما تصل إلى 100000 AU (1.87 لي). يُعتقد أنه يتكون من مذنبات تم طردها من النظام الشمسي الداخلي عن طريق تفاعلات الجاذبية مع الكواكب الخارجية. تتحرك أجسام سحابة أورت ببطء شديد ، ويمكن أن تتأثر بأحداث غير متكررة ، مثل الاصطدامات ، وتأثيرات الجاذبية لنجم عابر ، أو المد المجري ، أو قوة المد والجزر التي تمارسها درب التبانة. [143] [144]

حدود

لا يزال جزء كبير من النظام الشمسي غير معروف. يقدر مجال جاذبية الشمس للسيطرة على قوى الجاذبية للنجوم المحيطة بحوالي سنتين ضوئيتين (125000 وحدة فلكية). وعلى النقيض من ذلك ، فإن التقديرات المنخفضة لنصف قطر سحابة أورت لا تضعها في مكان أبعد من 50000 وحدة فلكية. [145] على الرغم من الاكتشافات مثل Sedna ، فإن المنطقة الواقعة بين حزام كويبر وسحابة أورت ، وهي منطقة نصف قطرها عشرات الآلاف من الاتحاد الأفريقي ، لا تزال غير محددة فعليًا. هناك أيضًا دراسات جارية للمنطقة الواقعة بين عطارد والشمس. [146] قد يتم اكتشاف الأجسام في مناطق النظام الشمسي المجهولة.

حاليًا ، تمتلك الأجسام الأبعد المعروفة ، مثل Comet West ، aphelia حوالي 70000 وحدة فلكية من الشمس ، ولكن عندما تصبح سحابة Oort معروفة بشكل أفضل ، قد يتغير هذا.

يقع النظام الشمسي في مجرة ​​درب التبانة ، وهي مجرة ​​لولبية ضيقة يبلغ قطرها حوالي 100000 سنة ضوئية وتحتوي على أكثر من 100 مليار نجم. [147] توجد الشمس في أحد الأذرع الحلزونية الخارجية لمجرة درب التبانة ، والمعروفة باسم Orion – Cygnus Arm أو Local Spur. [148] تقع الشمس على بعد حوالي 26660 سنة ضوئية من مركز المجرة ، [149] وسرعتها حول مركز مجرة ​​درب التبانة حوالي 247 كم / ث ، بحيث تكمل دورة واحدة كل 210 مليون سنة. تُعرف هذه الثورة بالسنة المجرية للنظام الشمسي. [150] قمة الشمس ، اتجاه مسار الشمس عبر الفضاء بين النجوم ، تقع بالقرب من كوكبة هرقل في اتجاه الموقع الحالي للنجم الساطع فيغا. [151] يقع مستوى مسير الشمس بزاوية 60 درجة تقريبًا على مستوى المجرة. [أنا]

يعد موقع النظام الشمسي في مجرة ​​درب التبانة عاملاً في التاريخ التطوري للحياة على الأرض. مداره قريب من دائري ، والمدارات القريبة من الشمس بنفس سرعة الأذرع الحلزونية تقريبًا. [153] [154] لذلك ، نادرًا ما تمر الشمس عبر الذراعين. نظرًا لأن الأذرع الحلزونية هي موطن لتركيز أكبر بكثير من المستعرات الأعظمية ، وعدم استقرار الجاذبية ، والإشعاع الذي يمكن أن يعطل النظام الشمسي ، فقد أعطى هذا الأرض فترات طويلة من الاستقرار لتتطور الحياة. [153] ومع ذلك ، يمكن أن يفسر الوضع المتغير للنظام الشمسي بالنسبة لأجزاء أخرى من درب التبانة أحداث الانقراض الدورية على الأرض ، وفقًا لفرضية شيفا أو النظريات ذات الصلة. يقع النظام الشمسي خارج المناطق المزدحمة بالنجوم لمركز المجرة. بالقرب من المركز ، يمكن أن تزعج قاطرات الجاذبية من النجوم القريبة أجسام سحابة أورت وترسل العديد من المذنبات إلى النظام الشمسي الداخلي ، مما ينتج عنه تصادمات ذات آثار كارثية محتملة على الحياة على الأرض. يمكن للإشعاع المكثف لمركز المجرة أن يتداخل أيضًا مع تطور الحياة المعقدة. [153] حتى في الموقع الحالي للنظام الشمسي ، توقع بعض العلماء أن المستعرات الأعظمية الأخيرة ربما أثرت سلبًا على الحياة في الـ 35000 سنة الماضية ، عن طريق قذف أجزاء من النواة النجمية نحو الشمس ، كحبيبات غبار مشعة وأكبر تشبه المذنبات جثث. [155]

حي

النظام الشمسي موجود في السحابة البينجمية المحلية أو الزغب المحلي. يُعتقد أنه قريب من G-Cloud المجاورة ولكن من غير المعروف ما إذا كان النظام الشمسي مدمجًا في السحابة المحلية بين النجوم ، أو إذا كان في المنطقة التي تتفاعل فيها السحابة بين النجوم المحلية و G-Cloud. [156] [157] السحابة بين النجوم المحلية هي منطقة من السحابة الأكثر كثافة في منطقة متفرقة تُعرف باسم الفقاعة المحلية ، وهي تجويف على شكل ساعة رملية في الوسط النجمي يبلغ عرضه 300 سنة ضوئية تقريبًا. الفقاعة مليئة بالبلازما ذات درجة الحرارة العالية ، مما يشير إلى أنها نتاج العديد من المستعرات الأعظمية الحديثة. [158]

يوجد عدد قليل نسبيًا من النجوم في غضون عشر سنوات ضوئية من الشمس. الأقرب هو نظام النجم الثلاثي Alpha Centauri ، والذي يبعد حوالي 4.4 سنة ضوئية. Alpha Centauri A و B هما زوجان مرتبطان ارتباطًا وثيقًا من النجوم الشبيهة بالشمس ، في حين أن القزم الأحمر الصغير ، Proxima Centauri ، يدور حول الزوج على مسافة 0.2 سنة ضوئية. في عام 2016 ، تم التأكد من أن كوكبًا خارجيًا يحتمل أن يكون صالحًا للسكن يدور حول كوكب Proxima Centauri ، المسمى Proxima Centauri b ، وهو أقرب كوكب خارجي مؤكد إلى الشمس. [159] النجوم الأقرب للشمس هي الأقزام الحمراء ، نجمة بارنارد (عند 5.9 ليتر) ، وولف 359 (7.8 ليي) ، ولاند 21185 (8.3 ليالي).

أكبر نجم قريب هو Sirius ، وهو نجم لامع في التسلسل الرئيسي يبعد حوالي 8.6 سنة ضوئية وحوالي ضعف كتلة الشمس ويدور حوله قزم أبيض ، Sirius B. أقرب الأقزام البنية هو نظام Luhman 16 الثنائي عند 6.6 ضوء. -سنوات. الأنظمة الأخرى في غضون عشر سنوات ضوئية هي نظام القزم الأحمر الثنائي Luyten 726-8 (8.7 لي) والقزم الأحمر الانفرادي روس 154 (9.7 لي). [160] أقرب نجم منفردة شبيهة بالشمس إلى النظام الشمسي هو تاو سيتي عند 11.9 سنة ضوئية. لديها ما يقرب من 80 ٪ من كتلة الشمس ولكن فقط 60 ٪ من لمعانها. [161] أقرب جسم ذي كتلة كوكبية حرة عائمة للشمس هو WISE 0855−0714 ، [162] جسم كتلته أقل من 10 من كوكب المشتري على بعد 7 سنوات ضوئية تقريبًا.

مقارنة مع أنظمة خارج المجموعة الشمسية

مقارنة بالعديد من أنظمة الكواكب الأخرى ، يبرز النظام الشمسي في افتقاره إلى الكواكب الداخلية لمدار عطارد. [163] [164] يفتقر النظام الشمسي المعروف أيضًا إلى الكواكب الأرضية الفائقة (يمكن أن يكون الكوكب التاسع أرضًا خارقة خارج النظام الشمسي المعروف). [163] من غير المألوف ، أن لديها فقط كواكب صخرية صغيرة وكواكب غازية كبيرة في أماكن أخرى من الكواكب ذات الحجم المتوسط ​​- الصخرية والغازية على حد سواء - لذلك لا توجد "فجوة" كما رأينا بين حجم الأرض ونبتون (بنصف قطر 3.8 مرات كبيرة). أيضًا ، هذه الكواكب الأرضية الفائقة لها مدارات أقرب من عطارد. [163] أدى ذلك إلى فرضية مفادها أن جميع أنظمة الكواكب تبدأ بالعديد من الكواكب القريبة ، وأن تسلسل تصادماتها يؤدي عادةً إلى توحيد الكتلة في عدد قليل من الكواكب الكبيرة ، ولكن في حالة النظام الشمسي ، تسببت الاصطدامات في تدميرها و طرد. [165] [166]

تكون مدارات كواكب النظام الشمسي دائرية تقريبًا. بالمقارنة مع الأنظمة الأخرى ، لديهم انحراف مداري أصغر. [163] على الرغم من وجود محاولات لشرح ذلك جزئيًا بالتحيز في طريقة اكتشاف السرعة الشعاعية وجزئيًا مع التفاعلات الطويلة لعدد كبير جدًا من الكواكب ، تظل الأسباب الدقيقة غير محددة. [163] [167]

هذا القسم عبارة عن عينة من أجسام النظام الشمسي ، تم اختيارها لحجم وجودة الصور ، ومرتبة حسب الحجم. تم حذف بعض العناصر الكبيرة هنا (لا سيما Eris و Haumea و Makemake و Nereid) لأنه لم يتم تصويرها بجودة عالية.

  1. ^ أب اعتبارًا من 27 أغسطس 2019.
  2. ^تختلف الكتابة بالأحرف الكبيرة للاسم. يحدد الاتحاد الفلكي الدولي ، وهو الهيئة الرسمية فيما يتعلق بالتسميات الفلكية ، كتابة أسماء جميع الأجرام الفلكية بأحرف كبيرة ، ولكنه يستخدم هياكل مختلطة من "النظام الشمسي" و "النظام الشمسي" في وثيقة إرشادات التسمية الخاصة بهم. يتم تقديم الاسم بشكل شائع بأحرف صغيرة ("النظام الشمسي") ، على سبيل المثال ، في قاموس أوكسفورد الإنكليزية و قاموس Merriam-Webster الحادي عشر الجماعي.
  3. ^ الأقمار الصناعية الطبيعية (الأقمار) التي تدور حول كواكب المجموعة الشمسية هي مثال على هذا الأخير.
  4. ^ تاريخيًا ، اعتبرت عدة أجسام أخرى كواكب ، بما في ذلك ، منذ اكتشافها في عام 1930 حتى عام 2006 ، بلوتو. انظر الكواكب السابقة.
  5. ^ القمرين الأكبر من عطارد هما جانيميد ، الذي يدور حول كوكب المشتري ، وتيتان ، الذي يدور حول زحل. على الرغم من أن كلا القمرين أكبر من عطارد ، إلا أن كتلتهما تقل عن نصف كتلته. بالإضافة إلى ذلك ، فإن نصف قطر قمر المشتري كاليستو يزيد عن 98٪ من قطر عطارد.
  6. ^ أبجده وفقًا لتعريفات IAU ، يتم تصنيف الكائنات التي تدور حول الشمس ديناميكيًا وجسديًا إلى ثلاث فئات: الكواكب, عالم الأقزام، و هيئات النظام الشمسي الصغيرة.
    • الكوكب هو أي جسم يدور حول الشمس تكون كتلته كافية لجذب الجاذبية إلى شكل كروي (قريب) مما أدى إلى تطهير جواره المباشر من جميع الأجسام الأصغر. وفقًا لهذا التعريف ، يحتوي النظام الشمسي على ثمانية كواكب: عطارد والزهرة والأرض والمريخ والمشتري وزحل وأورانوس ونبتون. نظرًا لأنه لم يزيل جواره من أجسام حزام كويبر الأخرى ، فإن بلوتو لا يتوافق مع هذا التعريف. [5]
    • الكوكب القزم هو جسم يدور حول الشمس وهو ضخم بما يكفي لجعله شبه كروي من خلال جاذبيته الخاصة ، لكن هذا لم يزيل الكواكب الصغيرة من جواره كما أنه ليس قمرًا صناعيًا. [5] بلوتو كوكب قزم وقد تعرف الاتحاد الفلكي الدولي على أربعة أجسام أخرى في النظام الشمسي أو أطلق عليها اسمًا تحت توقع أنها ستصبح كواكب قزمة: سيريس وهوميا وماكيماكي وإيريس. [6] من الأشياء الأخرى التي يُتوقع أن تكون كواكب قزمة ، Gonggong و Sedna و Orcus و Quaoar. [7] في إشارة إلى بلوتو ، تسمى أحيانًا الكواكب القزمة الأخرى التي تدور في المنطقة العابرة لنبتون "بلوتويدات" ، [8] على الرغم من أن هذا المصطلح نادرًا ما يستخدم.
    • تُعرف الأجسام المتبقية التي تدور حول الشمس باسم أجسام النظام الشمسي الصغيرة. [5]
  7. ^ أب يمكن تحديد كتلة النظام الشمسي باستثناء الشمس والمشتري وزحل عن طريق جمع كل الكتل المحسوبة لأكبر أجسامه معًا واستخدام الحسابات التقريبية لكتل ​​سحابة أورت (المقدرة بنحو 3 كتل أرضية) ، [19] حزام كويبر (المقدّر بحوالي 0.1 كتلة أرضية) [20] وحزام الكويكبات (المقدّر بـ 0.0005 من كتلة الأرض) [21] لإجمالي ، تقريبًا لأعلى ،

37 كتلة أرضية ، أو 8.1٪ من الكتلة في مدار حول الشمس. مع الجماهير المشتركة لأورانوس ونبتون (


اكتشف مرشح الكوكب القزم الجديد في النظام الشمسي وحافة # 039s: هل يمكن أن يدور كوكب مخفي بعيدًا؟

صور الاكتشاف 2012 VP113. تم دمج ثلاث صور للسماء ليلاً ، تم التقاط كل منها بفارق ساعتين تقريبًا ، في صورة واحدة. كانت الصورة الأولى باللون الأحمر الاصطناعي ، والثانية باللون الأخضر ، والثالثة باللون الأزرق. 2012 VP113 تنقل بين كل صورة كما تراها النقاط الحمراء والخضراء والزرقاء. لم تتحرك النجوم والمجرات في الخلفية ، وبالتالي تتحد صورها باللون الأحمر والأخضر والأزرق لتظهر كمصادر بيضاء. حقوق الصورة / التسمية التوضيحية: Scott Sheppard / Carnegie Institution for Science

أعلن فريق من علماء الفلك عن اكتشاف كوكب قزم جديد مرشح يسمى 2012 VP113 عند الحواف الخارجية للنظام الشمسي ، مما قد يؤكد وجود سحابة أورت ، وهي الخزان الافتراضي الواسع الذي يتألف من تريليونات من الأجسام الكوكبية الجليدية الصغيرة حيث يُعتقد أن المذنبات لتنشأ.والأكثر إثارة للاهتمام ، أن هذا الاكتشاف يترك الباب مفتوحًا لاحتمال وجود كوكب أكبر وأكثر ضخامة يدور حول المناطق المعروفة للنظام الشمسي.

مع اكتشاف كل أجسام النظام الشمسي الجليدية الصغيرة التي تم اكتشافها خلال العشرين عامًا الماضية خارج مدار نبتون ، يمكن أن تغفر لك لأنك لا تعرف بالضبط أين ينتهي النظام الشمسي. لعقود من الزمان ، بدا وكأنه مكان منظم بدقة ، يتألف من عائلتين كوكبيتين متميزتين: الكواكب الأرضية (عطارد ، الزهرة ، الأرض ، والمريخ) الأقرب إلى الشمس ، عمالقة الغاز (المشتري ، زحل ، أورانوس ، ونبتون. ) بعيدًا ، وحزام الكويكبات بين مداري المريخ والمشتري يفصل بين المجموعتين. ثم كان هناك بلوتو ، وهو جرم سماوي غريب الأطوار جعل مداره شديد الانحدار وراء نبتون وحجمه الصغير للغاية يبدو وكأنه قمر شرير أكثر من كونه كوكبًا مكتمل النبض. ومع ذلك ، وعلى الرغم من هذا المظهر المرصود الظاهر ، فقد افترض علماء الفلك لسنوات أن المادة المتبقية من تكوين النظام الشمسي # 8217 قد شكلت حزامًا واسعًا من الكواكب الجليدية التي تمتد إلى ما وراء مدار نبتون ، في جوهرها تشكل جديدًا ثالثًا. فئة كائنات النظام الشمسي التي أطلقوا عليها اسم & # 8220 Kuiper Belt. & # 8221

رسم تخطيطي لمدار النظام الشمسي الخارجي ، يوضح مدارات 2012 VP113 و Sedna ، بالنسبة إلى مدارات الكواكب الغازية العملاقة الخارجية. حقوق الصورة: سكوت شيبارد ، قسم المغناطيسية الأرضية

أكد اكتشاف QB1 عام 1992 في عام 1992 ، وهو جسم صغير يبلغ قطره بضع مئات من الكيلومترات ، وجود حزام كويبر وأعطى مزيدًا من المصداقية للمفاهيم التي كانت سائدة في السابق بين المجتمع العلمي بأن بلوتو نفسه لا ينبغي اعتباره كوكبًا ، عضو كبير من فئة جديدة من الأجسام تدور في هذه المناطق البعيدة من النظام الشمسي ، تسمى كائنات حزام كايبر ، أو أجسام حزام كويبر. ساعد الاكتشاف المنهجي لآلاف أخرى من الأجسام المماثلة علماء الفلك في تحديد أن حدود حزام كايبر تمتد من مدار نبتون ، 30 وحدة فلكية من الشمس ، إلى 50 وحدة فلكية (1 AU هو متوسط ​​المسافة بين الأرض والشمس ، حوالي 150 مليون كم). الأهم من ذلك ، أن اكتشاف Eris في عام 2005 ، وهو جسم بقطر مماثل لـ Pluto & # 8217s ، أجبر الاتحاد الفلكي الدولي في العام التالي على إعادة تصنيف الكوكب التاسع آنذاك بعيدًا عن الشمس كأحد أكبر أعضاء الكوكب المعتمد حديثًا. & # 8220dwarf planet & # 8221 class ، جنبًا إلى جنب مع Eris وحفنة من أجسام حزام كايبر أصغر قليلاً من بلوتو الذي تم اكتشافه في السنوات السابقة.

تسبب أحد هذه الكواكب القزمة ، المسمى Sedna ، في إحداث ضجة كبيرة عندما تم اكتشافه في عام 2003. في حين أن مدارات الكواكب القزمة الأخرى مثل بلوتو ، وإيريس ، وهاوميا ، وماكيماكي كانت موجودة داخل حزام كويبر ، فإن سيدنا ودوران # 8217s حول الشمس كان أكثر استطالة بكثير ، مع aphelion 937 AU وحضيض 76 AU. كان هذا يعني ، وفقًا للعديد من علماء الفلك ، أن مكان منشأ Sedna & # 8217s كان Oort Cloud ، السحابة الكروية الافتراضية لتريليونات المذنبات وغيرها من الكواكب الصغيرة الجليدية التي تغلف النظام الشمسي والتي وضع عالم الفلك الهولندي جان أورت نظرية في وجودها في عام 1950. .

تم اكتشاف VP113 2012 مؤخرًا (يُطلق عليه اسم & # 8220Biden ، & # 8221 بعد نائب رئيس الولايات المتحدة الحالي) هو ثاني جسم ثانوي للنظام الشمسي إلى جانب Sedna يمتلك مثل هذا المدار الطويل. في الواقع ، على الرغم من أن مدار VP113 & # 8217s لعام 2012 لا يتجاوز 500 وحدة فلكية من الشمس ، إلا أنه مع ذلك يبلغ الحضيض 80 وحدة فلكية ، حتى أكبر من Sedna & # 8217s.

تُظهر هذه الصور اكتشاف VP113 2012 الذي تم التقاطه بفارق ساعتين تقريبًا في 5 نوفمبر 2012. تبرز حركة VP113 لعام 2012 مقارنة بخلفية الحالة الثابتة للنجوم والمجرات. حقوق الصورة: سكوت شيبارد / مؤسسة كارنيجي للعلوم

تم إجراء الاكتشاف والعمل البحثي الشامل الذي تم دعمه وتمويله جزئيًا من قبل وكالة ناسا من قبل تشادويك أ.تروجيلو ، الفلكي المساعد في مرصد جيميني في هاواي ، وسكوت شيبارد ، عالم الفلك في معهد كارنيجي للعلوم وقسم الأرض الأرضية. المغناطيسية ، في واشنطن العاصمة ، كلا الباحثين ليسا غريبين عن اكتشافات النظام الشمسي الجديدة ، حيث كان شيبارد هو المكتشف المشارك للعديد من عشرات الأقمار الصغيرة حول كوكب المشتري ، وزحل ، وأورانوس ، ونبتون ، بينما يشتهر تروجيلو بكونه شريكًا في هذا المجال. مكتشف Sedna وأكثر من عشرة أجسام حزام Kuiper ، مثل Eris و Haumea و Makemake و Quaoar. لاحظ Trujillo و Sheppard لأول مرة VP113 2012 خلال نوفمبر 2012 ، مع كاميرا الطاقة المظلمة ، أو DECam ، المثبتة على NOAO & # 8217s 4-أمتار Víctor M. Blanco Telescope في تشيلي. استخدموا لاحقًا تلسكوب ماجلان الذي يبلغ ارتفاعه 6.5 مترًا في مرصد لاس كامباناس في كارنيجي لتتبع مداره على مدى سلسلة من الأشهر وجمعوا مزيدًا من التفاصيل حول ميزات سطحه. كتب الباحثون في دراستهم بعنوان "اكتشاف VP113 لعام 2012 يؤكد أن Sedna ليس كائنًا معزولًا بدلاً من ذلك ، فقد يكون كلا الجسمين أعضاء في سحابة Oort الداخلية ، والتي يمكن أن يفوق عدد أجسامها جميع المجموعات السكانية الأخرى المستقرة ديناميكيًا في النظام الشمسي". "جسم شبيه بسدنا بحضيض 80 وحدة فلكية"ونشرت في طبعة 27 مارس من طبيعة.

من ملاحظاتهم ، قام تروخيو وشيبارد بحساب قطر الجسم # 8217 على أنه لا يزيد عن 450 كم (حوالي نصف قطر سيدنا) ويتكون بالكامل تقريبًا من المواد المتطايرة المجمدة ، مثل الماء والميثان وثاني أكسيد الكربون. على الرغم من صغر حجمه نسبيًا ، فمن الممكن أن يكون لـ VP113 2012 شكل دائري ، وبالتالي مؤهل ليكون مرشحًا لكوكب قزم ، وفقًا لمايك براون ، أستاذ علم الفلك الكوكبي في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وشريك في اكتشاف Sedna والعديد من كائنات حزام كايبر: "الجليد هو ليست صلبة مثل الصخر ، لذلك فهي أقل سهولة في تحمل قوة الجاذبية ، كما أنها تتطلب قوة أقل لصنع كرة جليدية. أفضل تقدير لمدى ضخامة الجسم الجليدي ليكون دائريًا يأتي من النظر إلى الأقمار الصناعية الجليدية للكواكب العملاقة. أصغر جسم مستدير بشكل عام هو القمر الصناعي ميماس Saturn & # 8217s ، الذي يبلغ قطره حوالي 400 كيلومتر. لذلك في مكان ما بين 200 و 400 كيلومتر يصبح جسم جليدي مستديرًا ".

رسم توضيحي يوضح المسافات النسبية في الوحدات الفلكية عن الشمس لعام 2012 VP113 وسيدنا بالنسبة لبقية كواكب النظام الشمسي. حقوق الصورة: الطبيعة

ومع ذلك ، فإن الجانب الأكثر روعة في الدراسة هو آثارها على إمكانية وجود أجسام أكثر ضخامة وبعيدة تدور حول الشمس داخل المساحات غير المعروفة لسحابة أورت. سبب هذه التكهنات هو المدارات الطويلة جدًا لسيدنا و 2012 VP113 ، مما يعني أن شيئًا ما يجب أن يغيرها. توجد حاليًا ثلاث فرضيات تشرح كيف يمكن أن تتشوش الأجسام الموجودة داخل سحابة أورت الداخلية: من خلال تأثيرات الجاذبية لنجم يمر بالقرب من الشمس ، أو من خلال كوكب مارق خارج المجموعة الشمسية تم التقاطه بواسطة جاذبية الشمس ، أو بواسطة نظام شمسي ضخم. كوكب ، يدور حول مئات الوحدات الفلكية بعيدًا عن الشمس ، داخل سحابة أورت الداخلية. الأخير ، وفقًا للنماذج النظرية ، يبدو الفرضية الأكثر احتمالًا. أظهرت الدراسات أن المرور القريب للنجوم أو الكواكب المارقة خارج المجموعة الشمسية بالقرب من الشمس لن يكون له أي آثار جاذبية ملحوظة على المنطقة التي توجد فيها Sedna و 2012 VP113. ستكون هذه التأثيرات أكبر بكثير على الجزء الخارجي من السحابة ، والذي يُعتقد أنه يمتد من 1500 إلى 50000 وحدة فلكية بعيدًا عن الشمس. يمكن تفسير المدارات الطويلة لسدنا و 2012 VP113 على أفضل وجه من خلال وجود مئات الأجسام الكوكبية الضخمة ، وفقًا لمؤلفي الدراسة & # 8217s. يقول شيبارد: "يمكن لبعض أجسام سحابة أورت الداخلية أن تنافس حجم المريخ أو حتى الأرض". "هذا لأن العديد من كائنات سحابة أورت الداخلية بعيدة جدًا لدرجة أنه حتى الأجسام الكبيرة جدًا ستكون باهتة جدًا بحيث لا يمكن اكتشافها باستخدام التكنولوجيا الحالية."

يكشف اكتشاف VP113 لعام 2012 عن وجود عالم جديد داخل النظام الشمسي في انتظار استكشافه. حقوق الصورة: مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز / معهد الأبحاث الجنوبي الغربي (JHUAPL / SwRI)

استمرت عمليات البحث عن هذه الأجسام البعيدة في السنوات الأخيرة. كما هو مفصل في مقال حديث في AmericaSpace ، أجرت NASA & # 8217s مسح الأشعة تحت الحمراء واسع النطاق ، أو WISE ، مسحين في السماء بالكامل بأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء ، مع حساسية قوية بما يكفي لاكتشاف كوكب بحجم المشتري يصل إلى 26000 وحدة فلكية وزحل - كوكب بحجم 10000 وحدة فلكية ومع ذلك ، لم يعثر WISE على أي آثار لمثل هذه الكواكب. ولكن إذا كانت الكائنات المفترضة في دراسة Trujillo & # 8217s و Sheppard & # 8217s أصغر من زحل ، لكانت لا يمكن ملاحظتها بواسطة WISE. في النهاية ، ذكر المؤلفون أنه يجب اكتشاف المزيد من الأجسام المشابهة لـ 2012 VP113 حتى يتمكن علماء الفلك من فهم أفضل نموذج لتطور Oort Cloud & # 8217s يناسب الملاحظات بشكل أفضل: "تتنبأ كل نظرية عن تكوين جسم سحابة Oort الداخلية بالتكوينات المدارية المختلفة لـ السكان. لذلك ، مع اكتشاف المزيد من كائنات سحابة أورت الداخلية ، ستوفر مداراتها قيودًا قوية على نماذج تكوين جسم سحابة أورت الداخلية وبالتالي تطور نظامنا الشمسي. "

على الرغم من كونها تخمينية للغاية ، فإن فكرة وجود كوكب هائل لم يتم اكتشافه يتربص في مكان ما داخل سحابة أورت الداخلية تجعل المساحات الشاسعة الواقعة خارج مدار نبتون أكثر إثارة للاهتمام مما كان يعتقد سابقًا. يوضح لنا اكتشاف VP113 لعام 2012 أن الامتدادات الخارجية لنظامنا الشمسي ليست أرضًا قاحلة فارغة كما كان يُعتقد في السابق ، & # 8221 يقول تروخيو. & # 8220 بدلاً من ذلك ، هذا مجرد غيض من فيض يخبرنا أن هناك العديد من أجسام Oort Cloud الداخلية التي تنتظر الاكتشاف. كما يوضح مدى ضآلة ما نعرفه عن الأجزاء الأبعد في نظامنا الشمسي والمقدار المتبقي لاستكشافه ".

حاليًا ، مركبة الفضاء نيو هورايزونز ناسا و # 8217s في طريقها لتصبح أول جسم من صنع الإنسان يدرس بلوتو وقمره ، شارون ، في يوليو 2015. ومن المأمول أنه بعد مواجهة بلوتو ، ستستمر المركبة الفضائية في رحلتها أثناء دراسة المزيد من الكائنات داخل حزام كايبر ، مما أحدث ثورة في فهمنا لهذه المنطقة غير المستكشفة إلى حد كبير من النظام الشمسي على طول الطريق. يفتح الاكتشاف المثير لـ VP113 لعام 2012 مجالًا جديدًا بالكامل لعائلة Sun & # 8217s لمزيد من الدراسة التفصيلية.

ماذا يوجد هناك لاستكشافه؟ ناسا ، الكرة في ملعبك الآن.

هل تريد البقاء على اطلاع دائم بكل ما يتعلق بالمساحة؟ تأكد من "أعجبني" AmericaSpace على Facebook وتابعنا على Twitter: تضمين التغريدة


توزيع الكتلة والحجم

على الرغم من اتساع نطاقه ، فإن الكتلة الجماعية لحزام كويبر منخفضة نسبيًا. تقدر الكتلة الإجمالية ما بين 1/25 و 1/10 من كتلة الأرض. على العكس من ذلك ، تتنبأ نماذج النظام الشمسي وتشكيل # 8217 كتلة جماعية لحزام كويبر من 30 كتلة أرضية. هذه النسبة المفقودة و gt99٪ من الكتلة لا يمكن تجاهلها بصعوبة ، لأنها مطلوبة لتراكم أي أجسام حزام كبر بقطر أكبر من 100 كم (62 ميل). إذا كان حزام كويبر يتمتع دائمًا بكثافة منخفضة حاليًا ، فإن هذه الأجسام الكبيرة ببساطة لا يمكن أن تكون قد تشكلت عن طريق الاصطدام والاندماج بين الكواكب الصغيرة الصغيرة. علاوة على ذلك ، فإن الانحراف والميل في المدارات الحالية يجعل اللقاءات & # 8220violent & # 8221 تؤدي إلى تدمير بدلاً من التراكم. يبدو أن السكان الحاليين في حزام كويبر قد تم إنشاؤهم بالقرب من الشمس ، أو أن بعض الآليات تشتت الكتلة الأصلية. التأثير الحالي لـ Neptune & # 8217s أضعف من أن يفسر مثل هذا الحجم الهائل & # 8220vacuuming & # 8221 ، على الرغم من أن نموذج Nice يقترح أنه كان من الممكن أن يكون سبب الإزالة الجماعية في الماضي. على الرغم من أن السؤال لا يزال مفتوحًا ، إلا أن التخمينات تختلف من سيناريو نجم عابر إلى طحن أجسام أصغر ، عبر الاصطدامات ، إلى غبار صغير بما يكفي للتأثر بالإشعاع الشمسي. إن مدى فقد الكتلة بسبب الطحن التصادمي محدود بسبب وجود ثنائيات غير محكمة في القرص البارد ، والتي من المحتمل أن تتعطل في التصادمات.

تعتبر الأجسام الساطعة نادرة مقارنة بالسكان الخافت السائد ، كما هو متوقع من نماذج التراكم الأصلية ، بالنظر إلى أن بعض الكائنات ذات الحجم المحدد فقط كانت ستنمو أكثر. تم تأكيد هذه العلاقة بين N (D) (عدد الأجسام ذات القطر الأكبر من D) و D ، المشار إليها باسم منحدر السطوع ، من خلال الملاحظات. يتناسب المنحدر عكسياً مع بعض قوة القطر D:

د N د د ∝ D - q

> propto D ^ <-q>> < frac
> propto D ^ <-q> حيث تعطي القياسات الحالية [63] q = 4 ± 0.5.

هذا يعني (على افتراض أن q ليست 1) ذلك

(قد يكون الثابت غير صفري فقط إذا كان قانون القوة لا & # 8217t ينطبق على القيم العالية لـ D.)

بشكل أقل رسمية ، إذا كانت q هي 4 ، على سبيل المثال ، هناك 8 أضعاف (= 23) كائنات في نطاق 100-200 كم مقارنة بمدى 200-400 كم ، ولكل جسم قطره بين 1000 و 1010 كم هناك يجب أن يكون حوالي 1000 (= 103) جسم بقطر 100 إلى 101 كم.

إذا كانت q تساوي 1 أو أقل ، فإن القانون يشير إلى عدد لا حصر له وكتلة الأجسام الكبيرة في حزام كايبر. إذا كان 1 & ltq≤4 سيكون هناك عدد محدود من الأشياء أكبر من حجم معين ، لكن القيمة المتوقعة لكتلتهم المجمعة ستكون لانهائية. إذا كانت q تساوي 4 أو أكثر ، فإن القانون يعني وجود كتلة لا نهائية من الأجسام الصغيرة. تجد النماذج الأكثر دقة أن المعلمة & # 8220slope & # 8221 q سارية المفعول أكبر في الأقطار الكبيرة وأقل في الأقطار الصغيرة. يبدو أن بلوتو كبير بشكل غير متوقع إلى حد ما ، حيث يمتلك عدة في المائة من الكتلة الكلية لحزام كويبر. لا يُتوقع وجود أي شيء أكبر من بلوتو في حزام كويبر ، وفي الواقع ربما تم العثور على معظم الأجسام الأكثر سطوعًا (الأكبر) بميل أقل من 5 درجات.

بالنسبة لمعظم TNOs ، يُعرف الحجم المطلق فقط في الواقع ، ويتم استنتاج الحجم بافتراض بياض معين (ليس افتراضًا آمنًا للأجسام الأكبر).

كشفت الأبحاث الحديثة أن توزيعات الحجم للأجسام الكلاسيكية الساخنة والباردة لها منحدرات مختلفة. منحدر الأجسام الساخنة q = 5.3 بأقطار كبيرة و q = 2.0 بأقطار صغيرة مع تغير في المنحدر عند 110 كم. منحدر الأجسام الباردة q = 8.2 بأقطار كبيرة و q = 2.9 بأقطار صغيرة مع تغير في المنحدر عند 140 كم. توزيعات الحجم للأجسام المتناثرة ، والبلوتينات ، وأحصنة طروادة نبتون لها منحدرات مماثلة للمجموعات الأخرى الساخنة ديناميكيًا ، ولكن قد تحتوي بدلاً من ذلك على نقطة ، وهو انخفاض حاد في عدد الكائنات التي تقل عن حجم معين. يُفترض أن يكون هذا الانقسام ناتجًا إما عن التطور التصادمي للسكان ، أو أنه يرجع إلى تكوين السكان مع عدم وجود كائنات أقل من هذا الحجم ، مع كون الكائنات الأصغر شظايا من الكائنات الأصلية.

اعتبارًا من ديسمبر 2009 ، كان أصغر جسم تم اكتشافه في حزام كويبر 980 مترًا. إنه قاتم جدًا (بحجم 35) بحيث لا يمكن أن يراه هابل مباشرة ، ولكن تم اكتشافه بواسطة نظام هابل لتتبع النجوم عندما حجب نجمًا.


حزام كايبر وعالم غامض مخفي وراء بلوتو

بعيدًا عن شمسنا & # 8217s التي ترحب بالحرارة والضوء الساطع ، هناك مجال مظلم وبعيد يسكنه أجسام متجمدة متجمدة مخفية جيدًا عن أعين المتطفلين من المراقبين الفضوليين. في الواقع ، بدأ علماء الفلك للتو في استكشاف هذه المنطقة الغريبة من الشفق الأبدي التي كانت ، حتى الآن ، بعيدة جدًا لدرجة أنها لم تسفر عن العديد من أسرارها الجذابة والساحرة بسهولة. يُطلق على هذا المجال البعيد ، في حدود نظامنا الشمسي & # 8217s الخارجية ، حزام كايبر ، والكوكب القزم الجليدي بلوتو وخمسة أقماره & # 8211 حتى الآن & # 8211 هم المقيمون الوحيدون في هذه المنطقة الذين زارتهم المركبات الفضائية. في يونيو 2017 ، أعلن علماء الكواكب من جامعة أريزونا في توكسون اكتشافهم الجديد أن طائرة نظامنا الشمسي ملتوية في الأطراف الخارجية لحزام كايبر ، مما يكشف عن احتمال وجود عالم من كوكب المريخ إلى الأرض. أبعد من بلوتو. قد يكون هذا الجسم الكتلي غير المعروف وغير المرئي & # 8220 الكوكبي & # 8221 بعيدًا جدًا ، وفقًا لهذا البحث الجديد حول مدارات الكواكب الصغيرة الذي سيتم نشره في المجلة الفلكية. هذا العالم الخفي والغامض والجليد سيكون مختلفًا وأقرب بكثير مما يسمى الكوكب التاسع ، الذي لا يزال وجوده في انتظار التأكيد.

في الورقة البحثية الجديدة ، يقدم الدكتور كات فولك والدكتور رينو مالهوترا من مختبر جامعة أريزونا للقمر والكواكب (LPL) دليلًا قويًا على وجود عالم لم يتم اكتشافه بعد ، حيث توجد كتلة في مكان ما بين تلك الموجودة في أرضنا والمريخ. يوضح المؤلفون أن هذه الكتلة الغامضة قد تخلت عن وجودها & # 8211 الآن & # 8211 فقط من خلال التحكم في الطائرات المدارية لمجموعة من الصخور الفضائية الجليدية المعروفة باسم كائنات حزام كايبر (KBOs) ، والتي تقوم برقصتها الغامضة والبعيدة في الظلام والمجمدة ضواحي نظامنا الشمسي.

وُلِد نظامنا الشمسي منذ حوالي 4.56 مليار سنة ، والمقيمون المتجمدون في حزام كايبر البعيد هم البقايا المتبقية من تلك الحقبة القديمة. في حين أن معظم أجسام حزام كايبر تدور حول نجمنا بميل مداري (يميل) يصل متوسط ​​ما يسميه علماء الكواكب المستوى الثابت للنظام الشمسي ، فإن أجسام حزام كايبر البعيدة لا تفعل ذلك. في الواقع ، اكتشف الدكتور فولك والدكتور مالهوترا أن أبعد هذه الأجسام المجمدة تظهر مستوى متوسط ​​يميل بعيدًا عن المستوى الثابت بحوالي ثماني درجات. هذا يعني أن هناك شيئًا غير معروف & # 8211 شيء غامض & # 8211 يطارد منطقة الظل البعيدة المتجمدة التي تشوه متوسط ​​المستوى المداري للحدود الخارجية لنظامنا الشمسي.

& # 8220 التفسير الأكثر ترجيحًا لنتائجنا هو وجود كتلة غير مرئية. وفقًا لحساباتنا ، ستكون هناك حاجة لشيء بضخامة المريخ لإحداث الالتواء الذي قمنا بقياسه ، & # 8221 أوضح الدكتور فولك في بيان صحفي صادر عن جامعة أريزونا في 20 يونيو 2017. الدكتور فولك هو زميل ما بعد الدكتوراه في LPL والمؤلف الرئيسي للدراسة.

يقع حزام كايبر خارج مدار نبتون ، ويمتد إلى بضع مئات من الوحدات الفلكية (AU). واحد AU هو متوسط ​​المسافة بين الأرض والشمس ، وهو حوالي 93.000.000 ميل. بطريقة مماثلة لحزام الكويكب الرئيسي الداخلي للنظام الشمسي & # 8217s ، الواقع بين المريخ والمشتري ، يستضيف حزام كويبر عددًا لا يحصى من الأجسام الصغيرة نسبيًا.

هناك أيضًا عدد قليل من الكواكب القزمة المتجمدة المختبئة في الظلال السرية لحزام كايبر. في عالم الشفق البعيد هذا ، تشرق شمسنا بنار نجمية ضعيفة لا تكاد تصل إلى منطقة الظل البعيدة المتجمدة. في الواقع ، في هذا العالم البعيد من الظلام ، تبدو شمسنا مجرد نجم كبير بشكل خاص ، يسبح داخل بحر متلألئ ، يعج بعدد لا يحصى من النجوم الأخرى.

نظامنا الشمسي & # 8217 s Deep Freeze

على الرغم من أن حزام كويبر يحمل تشابهًا عائليًا مع حزام الكويكبات الرئيسي ، إلا أنه أكثر اتساعًا إلى حد كبير & # 8211 فهو أكبر بحوالي 20 ضعفًا و 20 إلى 200 مرة من حزام الكويكب.ومع ذلك ، مثل حزام Astroid ، يعد حزام كايبر موطنًا لمجموعة من الأجسام الصغيرة نسبيًا ، وهي بقايا بدائية حكاية من نظامنا الشمسي وولادة # 8217. في حين أن العديد من الكويكبات تتكون من الصخور والمعادن ، فإن غالبية أجسام حزام كايبر تتكون في الغالب من مواد متطايرة مجمدة (& # 8220ices & # 8221) ، مثل الماء والأمونيا والميثان. يعد حزام كايبر أيضًا موطنًا لثلاثة كواكب قزمة مؤكدة رسميًا: بلوتو وهوميا وماكيماكي. بعض من نظامنا الشمسي & # 8217s أكثر الأقمار الغامضة & # 8211 مثل Triton of Neptune و Saturn & # 8217s Phoebe & # 8211 غالبًا ما تعتبر أجسادًا نشأت في حزام كايبر ، لكنها هربت من مسقط رأسها منذ فترة طويلة. يدور تريتون حول نبتون للخلف ، وهو دليل واضح على أنه حقًا قمر مأسور تم التقاطه بجاذبية كوكبه الجميل الأزرق المترابط و # 8217s ، فقط ليصبح عضوًا بالتبني من عائلته. يدور تريتون حول الكوكب الأم المعتمد في الاتجاه الخاطئ ، ومن المحتمل أنه محكوم عليه بالغرق ، يومًا ما ، في البطانية السميكة من الغيوم التي تحجب الكوكب الأزرق الذي كان يدور حوله منذ أن ابتعد عن مسقط رأسه المتجمد في كويبر حزام.

سُمي حزام كايبر على اسم عالم الفلك الهولندي الأمريكي جيرارد كايبر ، على الرغم من أنه لم يتنبأ بوجوده. في عام 1992 ، تم اكتشاف QB1 عام 1992 ، وأصبح أول KBO يتم اكتشافه منذ أن اكتشف عالم الفلك الأمريكي كلايد تومبو بلوتو في عام 1930. منذ اكتشاف QB1 عام 1992 ، ارتفع عدد KBO & # 8217s المعروفة إلى أكثر من ألف ، ويُعتقد أن هناك أكثر من 100،000 من أجسام KBO التي يزيد قطرها عن 62 ميلاً. في الأصل ، اعتقد علماء الفلك أن حزام كايبر هو الموطن الرئيسي للمذنبات الدورية ، وهي تلك التي لها مدارات تدوم أقل من 200 عام (مذنبات قصيرة المدى). ومع ذلك ، فقد أظهرت الدراسات الحديثة ، التي يرجع تاريخها إلى منتصف التسعينيات ، أن حزام كايبر مستقر حقًا ديناميكيًا ، وأن المذنبات قصيرة المدة & # 8217 مكان الولادة الحقيقي يقع في القرص المتناثر. القرص المبعثر هو منطقة نشطة ديناميكيًا تم إنشاؤها بواسطة الهجرة الخارجية لنبتون منذ 4.5 مليار سنة. كائنات القرص المتناثرة ، مثل إيريس ، لها مدارات غريبة الأطوار للغاية تحملها حتى 100 وحدة فلكية من شمسنا.

لا تزال سحابة أورت الافتراضية موطنًا بعيدًا آخر لمذنبات النظام الشمسي. يُعتقد أن سحابة أورت أبعد بنحو ألف مرة عن حزام كايبر وهي في الغالب كروية. يُطلق على المقيمين البعيدين لحزام كايبر ، جنبًا إلى جنب مع السكان المتجمدين للقرص المتناثر ، سويًا الأجسام العابرة لنبتون (TNOs). كوكب بلوتو القزم الجليدي هو أكبر مكون معروف وأكثرها كتلة لحزام كايبر. إنه أيضًا أكبر وثاني أضخم TNO & # 8211a بعد Eris & # 8211 للاستقرار في القرص المبعثر. صُنف بلوتو في الأصل على أنه كوكب رئيسي ، ولكن تم طرده بشكل غير رسمي من مجموعة الكواكب الرئيسية في النظام الشمسي & # 8211 فقط ليتم إعادة تصنيفه على أنه كوكب قزم في عام 2006. في التكوين ، يشبه بلوتو العديد من أجسام حزام كايبر الأخرى ، وفترة مداره هي سمة من سمات فئة معينة من أجسام حزام كايبر تسمى & # 8220plutinos & # 8221. بلوتينوس هي أجسام تشترك في نفس الرنين 2: 3 مع نبتون.

بعد اكتشاف بلوتو & # 8217s في عام 1930 ، اشتبه العديد من علماء الفلك في أنه قد لا يكون حقًا عالماً منعزلاً في نظامنا الشمسي & # 8217 s الحدود الخارجية المظلمة والباردة. كان أول عالم فلك اقترح وجود سكان عبر نبتون هو الدكتور فريدريك سي ليونارد. بعد وقت قصير من اكتشاف كلايد تومبو لكوكب بلوتو ، فكر الدكتور ليونارد فيما إذا كان & # 8220 من غير المحتمل أن يكون هناك في بلوتو قد ظهر أول سلسلة من الأجسام العابرة لنبتون ، والتي لا تزال أعضائها المتبقية في انتظار الاكتشاف ولكنها متجهة في النهاية ليتم الكشف عنها & # 8221. في نفس العام ، اقترح عالم الفلك الدكتور أرمين أو.لوشنر أن بلوتو & # 8220 ربما يكون واحدًا من العديد من الأجسام الكوكبية طويلة الأمد التي لم يتم اكتشافها بعد. & # 8221

في عام 1943 ، اقترح الدكتور كينيث إيدجورث أنه في ضواحي نظامنا الشمسي ، وراء نبتون ، كانت مادة السديم الشمسي البدائي رقيقة جدًا ومشتتة بحيث لا يمكن تخثرها في الكواكب. بدلاً من ذلك ، تطور هذا المكان المتجمد إلى منزل أجسام صغيرة نسبيًا كانت تزعجها أحيانًا تصرفات الكائنات الأخرى. ونتيجة لذلك ، فإن هذه الأجسام الصغيرة الجليدية القذرة ، تتجول أحيانًا بعيدًا عن منزلها ، لتصبح غزاة عرضيين يصرخون في النظام الشمسي الداخلي & # 8211 ليصبحوا مذنبات لامعة ذات ذيول متوهجة وامضة تقطع القبار اللامع في السماء.

في عام 1951 ، نشر جيرارد كويبر ورقة بحثية في مجلة الفيزياء الفلكية: ندوة موضوعية ، حيث توقع أن القرص قد تطور مبكرًا في تشكيل نظامنا الشمسي القديم. ومع ذلك ، لم يعتقد أن مثل هذا الحزام لا يزال موجودًا. كان كايبر يبتكر نظريته حول الافتراض الخاطئ ، الشائع في عصره ، أن بلوتو كان بنفس حجم الأرض ، ونتيجة لذلك ، قام بتشتيت هذه الأجسام الصغيرة المجمدة باتجاه سحابة أورت & # 8211 أو حتى خارج نظامنا الشمسي تمامًا. إذا كانت نظرية Kuiper & # 8217s صحيحة ، فلن يكون هناك حزام كايبر اليوم.

في عام 1977 ، اكتشف تشارلز كوال 2060 Chiron ، وهو كوكب متجمد له مدار يقع بين الكواكب العملاقة ، زحل وأورانوس. في عام 1992 ، تم اكتشاف جسم جليدي آخر ، 5145 فولوس ، في مدار مماثل. حاليًا ، تقوم مجموعة كبيرة من الأجسام الشبيهة بالمذنبات ، تسمى القنطور ، برقصها البعيد في المنطقة الواقعة بين كوكب المشتري ونبتون. ومع ذلك ، فإن مدارات القنطور ليست مستقرة ، ونتيجة لذلك ، لها عمر ديناميكي لا يتجاوز بضعة ملايين من السنين. منذ اكتشاف Chiron & # 8217s ، فكر علماء الفلك في إمكانية تجديد القنطور بشكل متكرر بواسطة بعض الأجسام التي تعيش في خزان خارجي.

ظهرت أدلة إضافية على وجود حزام كايبر في النهاية من دراسة المذنبات. المذنبات هي أجسام حساسة وهشة وسريعة الزوال ذات أعمار محدودة. بينما يتجولون باتجاه الضوء الساطع والحرارة الذائبة لنجمنا ، تتسبب حرائقها النجمية في تسامي أسطحها المتقلبة في الفضاء بين الكواكب وتشتتها ببطء. لكي تستمر المذنبات في الظهور على مدى 4.56 مليار سنة من وجود شمسنا وعائلتها ، يجب أن تتجدد باستمرار. أحد هذه الخزانات للبدائل الجليدية هو سحابة أورت ، التي تتكون من سرب كروي من المذنبات المتجمدة التي تصل إلى ما يزيد عن 50000 وحدة فلكية من شمسنا. تم اقتراح وجود سحابة أورت لأول مرة من قبل عالم الفلك الهولندي يان أورت في عام 1950. ويعتقد بشكل عام أن سحابة أورت التي لا تزال افتراضية هي أصل المذنبات طويلة الأمد. تنتقل المذنبات طويلة المدى في مدارات يمكن أن تستمر لآلاف السنين.

في عام 1987 ، بدأ عالم الفلك الدكتور ديفيد جيويت ، الذي كان وقتها في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في كامبريدج ، يتساءل عن الفراغ الغريب للنظام الشمسي الخارجي. نظرًا لأنه كان مفتونًا بهذا اللغز المثير للاهتمام ، فقد شجع طالبة الدراسات العليا آنذاك الدكتورة جين لو لمساعدته في البحث عن موقع كائن آخر خارج مدار بلوتو. أخيرًا ، بعد خمس سنوات من البحث ، أعلن الدكتور جيويت والدكتور لو في 30 أغسطس 1992 أنهما اكتشفا كائن KBO (15760) 1992 QB 1. وبعد ستة أشهر عثروا على جسم ثانٍ في هذه المسافة ، ولم يتم استكشافه سابقًا ، منطقة نظامنا الشمسي.

عالم غامض مخفي وراء بلوتو

من أجل ورقتهم الأخيرة ، قام الدكتور فولك والدكتور مالهوترا بتحليل زوايا إمالة الطائرات المدارية لأكثر من 600 جسم جليدي بعيد يسكن حزام كويبر. فعل عالما الكواكب هذا من أجل تحديد الاتجاه المشترك الذي تتحرك حوله هذه الكواكب الصغيرة المتجمدة. السبق هو المصطلح المستخدم لإظهار التغيير أو & # 8220wobble & # 8221 في اتجاه الجسم الدوار.

& # 8220 تخيل أن لديك الكثير والكثير من البلوزات سريعة الدوران ، وتعطي كل واحدة دفعة خفيفة. إذا التقطت لقطة لهم بعد ذلك ، فستجد أن محاور الدوران الخاصة بهم ستكون في اتجاهات مختلفة ، ولكن في المتوسط ​​، ستشير إلى مجال الجاذبية المحلي للأرض ، & # 8221 أوضح الدكتور مالهوترا في 20 يونيو ، 2017 بيان صحفي لجامعة أريزونا. الدكتور مالهوترا هو أستاذ أبحاث العلوم في لويز فوكار مارشال وأستاذ ريجنت & # 8217s لعلوم الكواكب في LPL.

& # 8220 نتوقع أن تكون زاوية الميل المداري لأجسام حزام كايبر في اتجاه مختلف ، ولكن في المتوسط ​​، ستشير بشكل عمودي إلى المستوى الذي تحدده الشمس والكواكب الكبيرة ، & # 8221 أضافت.

تخيل متوسط ​​المستوى المداري للأجسام في النظام الشمسي الخارجي على شكل ورقة. يجب أن يكون مسطحًا جدًا بعد 50 وحدة فلكية ، وفقًا للدكتور فولك.

& # 8220 ولكن عند الخروج من 50 إلى 80 وحدة فلكية ، وجدنا أن متوسط ​​الطائرة في الواقع يلتف بعيدًا عن المستوى الثابت. هناك مجموعة من أوجه عدم اليقين للالتواء المقاس ، ولكن ليس هناك أكثر من 1 أو 2 في المائة فرصة أن يكون هذا الالتواء مجرد صدفة إحصائية لعينة المراقبة المحدودة لأجسام حزام كايبر ، & # 8221 أوضح الدكتور فولك في 20 يونيو ، 2017 بيان صحفي لجامعة أريزونا.

هذا يعني أن التأثير ربما يكون إشارة حقيقية وليس مجرد صدفة إحصائية. وفقًا للحسابات الجديدة ، فإن جسمًا له نفس كتلة المريخ يدور حول حوالي 60 وحدة فلكية من شمسنا في مدار مائل بثماني درجات تقريبًا & # 8211 إلى المستوى المتوسط ​​للكواكب المعروفة & # 8211 يمكن أن يمارس تأثير جاذبية قويًا بدرجة كافية لتشوه المستوى المداري من أجسام حزام كايبر البعيدة في حدود 10 وحدات فلكية إلى أي من الجانبين.

& # 8220 تتركز أجسام حزام كايبر البعيدة المرصودة في حلقة بعرض حوالي 30 وحدة فلكية وستشعر بجاذبية مثل هذا الجسم ذي الكتلة الكوكبية بمرور الوقت. لذا فإن افتراض كتلة كوكبية واحدة لتسبب الالتواء المرصود ليس غير منطقي عبر تلك المسافة ، & # 8221 واصل الدكتور فولك ملاحظة ذلك.

تستبعد هذه الملاحظة احتمال أن يكون الكائن المقترح هو الكوكب الافتراضي تسعة. يعتمد الوجود المحتمل للكوكب التاسع على ملاحظات أخرى. من المتوقع أن يكون هذا الكوكب أكبر بحوالي 10 مرات من كتلة الأرض ، وأبعد بكثير من 500 إلى 700 وحدة فلكية.

& # 8220 هذا بعيد جدًا للتأثير على أجسام حزام كايبر هذه. من المؤكد أنه يجب أن يكون أقرب بكثير من 100 وحدة فلكية للتأثير بشكل كبير على أجسام حزام كايبر في هذا النطاق ، وأضاف الدكتور فولك # 8221.

وفقًا لتعريف الاتحاد الفلكي الدولي & # 8217s (IAU & # 8217s) للكوكب ، من أجل تصنيف كائن على أنه كوكب ، يجب أن يكون قد جرف مداره نظيفًا من الكواكب الصغيرة & # 8211 مثل أجسام حزام كايبر الصغيرة الجليدية. هذا هو السبب الذي جعل المؤلفين يشيرون إلى & # 8220hypothetical Planetary object & # 8221 في ورقتهم. بالإضافة إلى ذلك ، فشلت البيانات أيضًا في استبعاد احتمال أن يكون الالتواء ناتجًا بالفعل عن وجود أكثر من مجرد جسم كتلة كوكبي واحد.

فلماذا لم يروا هذا الشيء بعيد المنال بعد & # 8217t؟ الإجابة الأكثر ترجيحًا ، وفقًا للدكتور. مالهوترا وفولك ، لأنهم لم يبحثوا بعد في السماء بأكملها عن كائنات النظام الشمسي البعيدة. المكان الأكثر احتمالا الذي يمكن أن يكمن فيه جسم كتلة كوكبي في السر هو المستوى المجري. الطائرة المجرية هي منطقة مليئة بشكل كثيف بعدد لا يحصى من النجوم لدرجة أن استطلاعات النظام الشمسي توصلت إلى تجنبها.

& # 8220 تُقدر فرصة عدم العثور على مثل هذا الكائن ذي السطوع والمسافة المناسبين ببساطة بسبب قيود الاستطلاعات بحوالي 30 بالمائة ، & # 8221 علق الدكتور فولك في 20 يونيو 2017 جامعة أريزونا خبر صحفى.

أحد البدائل المحتملة لجسم غير مرئي ، والذي كان من الممكن أن يزعج سطح أجسام حزام كايبر الخارجية بوقاحة ، سيكون نجمًا تجول بالقرب من نظامنا الشمسي في التاريخ الحديث & # 8211 على الأقل & # 8220 حديثًا & # 8221 وفقًا للمعايير الفلكية.

& # 8220A سترسم نجمة عابرة جميع & # 8216 قمم الدوران & # 8217 في اتجاه واحد. بمجرد أن يختفي النجم ، ستعود جميع أجسام حزام كايبر إلى الوراء مسبقة حول مستواها السابق. كان من الممكن أن يتطلب ذلك مرورًا قريبًا للغاية من حوالي 100 وحدة فلكية ، وسيتم محو الالتواء في غضون 10 ملايين سنة ، لذلك لا نعتبر هذا سيناريو محتملًا ، & # 8221 أشار الدكتور مالهوترا في البيان الصحفي لجامعة أريزونا.

لكن فرصة الإنسانية & # 8217s لرؤية هذا الشيء المراوغ والغامض قد تأتي قريبًا. بمجرد الانتهاء أخيرًا من بناء تلسكوب المسح الشامل الكبير (LSST) ، فقد يوفر لعلماء الفلك نظرة خاطفة ثمينة على هذه المنطقة الغامضة والمتجمدة والبعيدة من نظامنا الشمسي & # 8217 s الحدود الخارجية. يتم تشغيل LSST بواسطة كونسورتيوم ، ومن المقرر أن يتم إطلاقه لأول مرة في عام 2020. في ذلك الوقت ، سيأخذ التلسكوب مسوحات غير مسبوقة في الوقت الحقيقي للسماء & # 8211 ليلة بعد ليلة بعد ليلة.

وفقًا للدكتور مالهوترا: & # 8220 نتوقع أن يقوم LSST بجلب عدد أجسام حزام كايبر المرصودة من حوالي 2000 إلى 40.000 حاليًا. هناك فقط الكثير من أجسام حزام كايبر الموجودة هناك & # 8211 لم نرها بعد. بعضها بعيد جدًا وخافت حتى بالنسبة لـ LSST ، ولكن نظرًا لأن التلسكوب سيغطي السماء بشكل أكثر شمولاً من الاستطلاعات الحالية ، يجب أن يكون قادرًا على اكتشاف هذا الكائن ، إذا كان هناك & # 8217s هناك. & # 8221

جوديث إي برافمان ميلر كاتبة وعالمة فلك نُشرت مقالاتها منذ عام 1981 في العديد من الصحف والمجلات والمجلات. على الرغم من أنها كتبت في مجموعة متنوعة من الموضوعات ، إلا أنها تحب الكتابة عن علم الفلك بشكل خاص لأنه يمنحها الفرصة للتواصل مع الآخرين بالعديد من عجائب مجالها. سيتم نشر كتابها الأول & # 8220Wisps و Ashes و Smoke & # 8221 قريبًا.


الملخص

في هذا البحث ، نقوم بتحليل سمات بعض الأجسام المعروفة في النظام الشمسي باستخدام طرق التجميع. يتم النظر في كائنات مثل الكواكب (مع / بدون تقدير للكوكب التاسع) ، والكواكب القزمة وبعض المرشحين للكواكب القزمة. تم اعتماد مسافات مختلفة مثل Canberra و Jaccard و Lorentzian و Manhattan لحساب العلاقات بين جميع الكائنات بناءً على خصائصها. وبالتالي يمكن تمثيل المعلومات عالية الأبعاد في عدد أصغر من الأبعاد عبر الخرائط التي تم إنشاؤها بواسطة التجميع الهرمي والقياس متعدد الأبعاد. تسمح المقاييس العددية والأدوات الحسابية بتصور كائنات النظام الشمسي في مكان يعكس خصائصها.


عدد خاص: الغبار الكوني IX

فريديريك جاليانو ، في علوم الكواكب والفضاء ، 2017

3 التحديات النظرية والمنهجية

3.1 إطار الحبوب الناشئة

جونز وآخرون. (2017 ، THEMIS) تمثل بلانك النتائج على درب التبانة لتصميم نموذج جديد يعيد إنتاج الانقراض بين النجوم والانبعاثات غير المستقطبة ونضوب العناصر. يعتمد نموذج الحبوب هذا بالكامل على الخصائص البصرية المقاسة في المختبر. أحد أصوله هو استخدام الكربون غير المتبلور ، الذي يحتمل أن يكون مهدرجًا (لوحظ aC (: H)) ، يحمل سمات عطرية وأليفاتية ، بدلاً من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (انظر Li and Draine، 2012 Yang et al.، 2013 ، للقيود المفروضة على نسبة الأليفاتية إلى العطرية في حبيبات الكربون). نشير إلى Jones (2014) لعرض تقديمي لـ a-C (: H). يحتوي نموذج الغبار هذا أيضًا على مزيج من السيليكات الكبيرة المغطاة بدثار عطري. يوفر هذا الطلاء الانبعاثية المتزايدة اللازمة لحساب بلانك قيود التدفق.

تُظهر اللوحة اليسرى من الشكل 3 خليط الغبار ، الذي تم تسخينه بواسطة مجال إشعاع الجوار الشمسي (Mathis et al. ، 1983 شدة يو = 1). تنبعث نتوء الأشعة تحت الحمراء البعيدة من الحبوب الكبيرة (السيليكات و a-C (: H)) ، عند التوازن الحراري مع مجال الإشعاع. يتم تنفيذ استمرارية منتصف الأشعة تحت الحمراء بواسطة a-C صغير خارج التوازن (: H) (نصف قطر ≲ 20 نانومتر). تحمل السمات العطرية أصغر a-C (: H) (نصف قطر ≲ 1.5 نانومتر).

تين. 3 . نمذجة الغبار SED. اللوحة اليسرى: نموذج الغبار لجونز وآخرون. (2017) مضاءة بشكل موحد بمجال إشعاع الجوار الشمسي (يو = 1). اللوحة اليمنى: مثال على ملاءمة SED. الملاحظات هي الدوائر المفتوحة مع أشرطة الخطأ (بيانات محاكاة ، للتوضيح). الدوائر المملوءة هي القياس الضوئي الصناعي للنموذج. النموذج الإجمالي هو مجموع SEDs مضاءة بشكل موحد مع شدة مجال إشعاع تتراوح بين U min و U max (منحنيات قوس قزح).

3.2 المحاسبة عن اختلاط الظروف المادية

لا يمكن استخدام نموذج الغبار هذا ، كما هو ، لتلائم SED للمجرات ، حيث يمكن أن يكون هناك اختلاط كبير للظروف الفيزيائية في الحزمة أو على طول خط البصر. من الناحية المثالية ، يجب أن نمثل النقل الإشعاعي داخل الكائن ، لكننا عادةً ما نفتقر إلى المعرفة بهيكله الفعلي ثلاثي الأبعاد. البديل هو الحساب التجريبي للخلط ، مع التركيز فقط على الكميات التي تعتمد بشكل ضعيف على عمليات النقل الإشعاعي. وصفة ديل وآخرون. (2000) ، بافتراض أن شدة مجال الإشعاع ، يو، داخل المنطقة المدروسة يتبع توزيع قانون السلطة ، شائع الاستخدام:

يتم عرضه على اللوحة اليمنى من الشكل 3. المعلمات الثلاثة للتوزيع (α ، U min ، U max) مقيدة بموضع وعرض ذروة الأشعة تحت الحمراء البعيدة. كتلة الغبار مغبار هو عامل تحجيم. توجد أيضًا توزيعات أكثر تعقيدًا في الأدبيات (على سبيل المثال درين ولي ، 2007).

تنبعث ذروة الأشعة تحت الحمراء البعيدة بشكل أساسي من الحبوب الكبيرة عند التوازن الحراري. وبالتالي ، فإن طيفه لا يعتمد على الشكل الطيفي لمجال الإشعاع الساقط ، لأنه يعتمد فقط على إجمالي القدرة الممتصة. على العكس من ذلك ، فإن الشكل الطيفي مهم للحبوب الصغيرة المسخنة عشوائياً ، حيث يعتمد توزيع درجة حرارتها على متوسط ​​طاقة الفوتون. لحسن الحظ ، لا تمثل هذه الحبوب جزءًا كبيرًا من الكتلة. لاحظ أن جزء الحبيبات الصغيرة لا يمكن تقييده بشكل لا لبس فيه مع نهج المعادلة. (1) ، لأنها تتدهور مع جزء من حبيبات التوازن الساخنة (بمعنى آخر. U & gt r s i m 100). ومع ذلك ، فإن هذا لا ينطبق على حاملات السمات العطرية ، حيث يتم تسخينها بفعالية بواسطة نطاق أضيق من الطول الموجي للفوتونات (λ & gt r s i m 0.0912 μ m على سبيل المثال درين ، 2011).

باختصار ، بافتراض تركيبة خليط غبار معين (على سبيل المثال Jones et al. ، 2017) ، يوفر هذا النوع من النماذج قيودًا على كتلة الغبار ، ومتوسط ​​كثافة مجال الإشعاع وجزء من الميزة العطرية الحاملة للحبوب ، ولكن لا يمكنه تقديم أي معلومات حول طوبولوجيا ISM.

3.3 التحيزات الملائمة

تتميز نماذج SED بأنها غير خطية إلى حد كبير ، وتواجه العديد من الانحرافات والتحيزات مع الكلاسيكية χ 2 تناسب التصغير. يُعرف هذا بالنماذج المعدلة للجسم الأسود (MBB) ، حيث يتم تحديد اللمعان أحادي اللون بواسطة كتلة الغبار ، مغبار، درجة حرارة التوازن ، تيغبار، ومؤشر الابتعاثية ، β:

أين κ0 هي العتامة عند الطول الموجي λ0 = 160 ميكرومترم و بν، وظيفة بلانك. شيتي وآخرون. (2009) أن المربعات الصغرى للجسم الأسود المعدلة تناسب مجموعة من البكسلات تؤدي إلى تحيزات وارتباطات خاطئة بين تيغبار و β. هذا صحيح أيضًا بالنسبة للنماذج الأكثر تعقيدًا مثل النموذج المقدم في الطائفة. 3.2 (جاليانو ، 2017). في حالة الجسم الأسود المعدل ، كيلي وآخرون. (2012) أن الاستدلال الهرمي Bayesian (HB) يمكن أن يزيل هذه التحيزات والارتباطات الخاطئة. بعبارات بسيطة ، تتكون طريقة HB في أخذ عينات التوزيع الاحتمالي متعدد الأبعاد للمعلمات الفيزيائية لكل بكسل ، وبعض "hyperparameters". هذه المعلمات الفائقة هي مصفوفة المتوسط ​​والتغاير لتوزيع المعلمات. بمعنى آخر ، يجمع هذا الاستنتاج بين النمذجة المادية (تناسب SED) والنمذجة الإحصائية (استنتاج توزيع المعلمات). ناقشت العديد من الدراسات الأخرى مثل هذا النهج (Veneziani et al.، 2013 Juvela et al.، 2013 Shetty et al.، 2016). لقد طورنا كودًا جديدًا (HerBIE Galliano ، 2017) يطبق طريقة HB لنماذج الغبار الأكثر واقعية للطائفة. 3.2 أجرى Galliano (2017) اختبارات مكثفة لهذا النموذج ، حيث طبقه على بيانات المحاكاة ، من أجل تقييم أدائه. لقد أظهرنا أن مثل هذا الرمز يمكنه دائمًا استرداد المعلمات الحقيقية بشكل أفضل من طريقة المربعات الصغرى ، لنسب الإشارة إلى الضوضاء المختلفة ، وأحجام العينات ، وأشكال SED وتوزيعات المعلمات المادية. لم نعثر على أي تحيز في نتائج النموذج & # x27s.

هناك أيضًا تحيزات ناتجة عن جهلنا بأصل بعض العمليات الفيزيائية. على وجه الخصوص ، "فائض submm"هو انبعاث فائض قوي بشكل خاص لما بعد 500 ميكرومترمتر في البيئات منخفضة المعادن (Galliano et al. ، 2003 ، 2005 Galametz et al. ، 2009) ، ولكن تم اكتشافه أيضًا في درب التبانة (Reach et al. ، 1995 Paradis et al. ، 2012). لا يمكن حسابه من خلال نماذج الغبار العادية وانبعاثات الخطوط الجزيئية والخالية من السنكروترون. لا يزال أصله محل نقاش: (1) الغبار شديد البرودة ، على الرغم من أنه غير مرجح (Galliano et al. ، 2011) (ii) الحبوب المغناطيسية (Draine and Hensley ، 2012) (3) انبعاث الحبوب الذي يعتمد على درجة الحرارة (Meny et al. ، 2007) (4) الخصائص البصرية للحبوب الجوهرية (Coupeaud et al.، 2011). الطريقة الوحيدة لتجنب هذا التجاوز هي عدم استخدام قيود تتجاوز 500 ميكرومترم. من المهم أن نلاحظ أن هناك انحطاطًا في نطاق submm بين توزيع مجال الإشعاع (Eq.) ، ومنحدر الانبعاث الداخلي لخليط الحبوب وهذا الفائض المحتمل.

3.4 مقارنة مع أجهزة تتبع الغاز

على الرغم من أوجه عدم اليقين هذه ، يمكن أن تؤدي النمذجة الدقيقة إلى الاتساق مع أدوات تتبع الغاز. على سبيل المثال ، Chevance et al. (2016) نمذجة PDR في منطقة تشكل النجوم الضخمة 30 Doradus من LMC. أحد المعلمات المشتقة من هذه الدراسة هو الخامس -انقراض النطاق في كل بكسل A V P D R. تم العثور على هذا A V P D R في اتفاق جيد جدًا من البكسل إلى البكسل مع A V d u s t المشتق من تركيب SED في نفس المنطقة. وبالمثل ، وو وآخرون. قام (2015) بنمذجة توزيع طاقة الخط الطيفي المحلل مكانيًا لثاني أكسيد الكربون داخل المنطقة المركزية M 83. وجد أن ضغط الغاز المشتق يرتبط جيدًا بمتوسط ​​مجال الإشعاع المشتق من تركيب SED في نفس وحدات البكسل. توضح هذه الدراسات أنه يمكننا إيجاد اتفاقيات جيدة بين الكميات المشتقة من مجموعات مختلفة من البيانات ، مع نماذج فيزيائية مختلفة.

لهذا السبب ، غالبًا ما يستخدم الغبار كوسيلة لدراسة "غاز مظلم(ولفير وآخرون ، 2010). يمكن بالفعل تتبع مكون الغاز هذا بشكل أساسي بواسطة γ- الرواسب (Grenier et al.، 2005) أو انبعاث الغبار (Planck Collaboration et al.، 2011). من المحتمل أن يكون مزيجًا من غاز Hi سميك بصريًا و H2 المنفصل عن ثاني أكسيد الكربون2 الغاز (Bolatto وآخرون ، 2013) ، ويمكن أن يمثل جزءًا كبيرًا من ميزانية الغاز.


قرص مبعثر خارج حزام كويبر.


ال قرص مبعثر هي منطقة بعيدة من نظامنا الشمسي. القرص المتناثر قليل الكثافة السكانية بالكواكب الصغيرة الجليدية المعروفة باسم كائنات قرصية متناثرة (SDOs) ، مجموعة فرعية من عائلة أوسع من الأجسام عبر نبتون (TNOs). يتداخل الجزء الأعمق من القرص المبعثر مع حزام كايبر. تمتد الحدود الخارجية للقرص المبعثر بعيدًا عن الشمس وفوق وتحت مسير الشمس من الحزام الصحيح.

تشكيل قرص مبعثر.

لا يزال القرص المبعثر غير مفهوم بشكل جيد ، على الرغم من أن الرأي الفلكي السائد يشير إلى أنه تم تشكيله عندما "تناثرت" أجسام حزام كويبر (KBOs) عن طريق تفاعلات الجاذبية مع الكواكب الخارجية ، بشكل أساسي نبتون ، في مدارات شديدة الانحراف والميل. في حين أن حزام كويبر عبارة عن دونات "دائرية" و "مسطحة" نسبيًا من الفضاء تمتد من حوالي 30 وحدة فلكية إلى 44 وحدة فلكية مع أجسامها الأعضاء مقفلة في مدارات دائرية مستقلة (مكعبات) أو مدارات طنين إهليلجية معتدلة (بلوتينوس وتوينوس) ، القرص المبعثر هو بالمقارنة مع بيئة غير منتظمة أكثر بكثير. يمكن أن يسافر SDOs في كثير من الأحيان ، كما في حالة Eris ، مسافة كبيرة "عمودية" تقريبًا كما يفعلون بالنسبة إلى ما أصبح يعرف بأنه "أفقي". تُظهر المحاكاة المدارية أن مدارات SDO قد تكون غير منتظمة وغير مستقرة وأن المصير النهائي لهذه الأجسام هو أن يتم إخراجها بشكل دائم من قلب النظام الشمسي إلى سحابة Oort أو ما بعدها.

هناك إحساس ناشئ بأن القنطور قد يكون مجرد أشياء مثل SDOs التي تم دفعها للداخل من حزام كايبر بدلاً من الخارج ، مما يجعلها ببساطة "cis-Neptunian" SDOs. في الواقع ، بعض الأشياء مثل (29981) 1999 TD10 طمس التمييز ، وسرد مركز الكواكب الصغيرة (MPC) الآن القنطور و SDOs معًا. اعترافًا بهذا التعتيم في التصنيف ، يستخدم بعض العلماء "مبعثر كائن حزام كويبر"(أو SKBO) كمصطلح شامل لكل من القنطور والأجسام الأعضاء للقرص المتناثر.

على الرغم من أن TNO 90377 Sedna تعتبر رسميًا SDO من قبل MPC ، فقد اقترح مكتشفها Michael E. Brown أنه نظرًا لأن مسافة الحضيض البالغة 76 AU بعيدة جدًا بحيث لا تتأثر بجاذبية الكواكب الخارجية ، يجب اعتبارها داخلية كائن سحابة Oort وليس عضوًا في القرص المتناثر. يشير هذا الخط من التفكير إلى أن نقص التفاعل الثقالي مع الكواكب الخارجية يحرم TNO من عضوية القرص المتناثرة ، مما سيخلق حافة خارجية في مكان ما بين Sedna وأكثر من SDOs التقليدية مثل Eris. إذا كان Sedna خارج القرص المتناثر ، فقد لا يكون 2000 CR فريدًا105، الذي تم اكتشافه قبل Sedna ، قد يكون أيضًا كائنًا داخليًا لسحابة Oort أو (على الأرجح) كائنًا انتقاليًا بين القرص المبعثر وسحابة Oort الداخلية.

يشار إلى هذه الأشياء باسم منفصل، لها مدارات لا يمكن إنشاؤها عن طريق نثر نبتون. بدلاً من ذلك ، تم طرح عدد من التفسيرات بما في ذلك نجم عابر (Morbidelli 2004) أو كائن بعيد بحجم كوكب (Gomes 2006) انظر Sedna.

مدارات القرص المبعثر.

أول SDO تم التعرف عليه كان (15874) 1996 TL66، التي تم تحديدها لأول مرة في عام 1996 من قبل علماء الفلك في ماونا كيا. أول شيء تم تصنيفه حاليًا على أنه SDO يجب اكتشافه هو (48639) 1995 TL8، تم العثور عليها بواسطة Spacewatch.

يوضح الرسم البياني الموجود على اليمين مدارات جميع كائنات القرص المتناثرة المعروفة حتى 100AU جنبًا إلى جنب مع كائنات حزام Kuiper (باللون الرمادي) والأجسام الرنانة (باللون الأخضر). يتم تمثيل الانحراف اللامركزي في المدارات بواسطة مقاطع (تمتد من الحضيض إلى الأوج) مع ميل يمثل على المحور Y.

عادة ، تتميز الأجسام المتناثرة بمدارات ذات انحرافات متوسطة وعالية ، لكن حضيضها لا يقربها من 35AU ، واضحًا من التأثير المباشر لنبتون (الأجزاء الحمراء). يمكن للبلوتينوس (الأجزاء الرمادية لبلوتو وأوركوس) وكذلك الجسم الرنان عند 2: 5 (باللون الأخضر) الاقتراب من نبتون لأن مداراتها محمية بواسطة الرنين. هذا الحضيض و GT 35 AU الشرط هو في الواقع أحد الخصائص المميزة للأشياء المتناثرة.

قرص مبعثر: النهايات.

القرص المبعثر هو المكان الذي يبدو فيه الانحراف الشديد والميل العالي هو القاعدة والمدارات الدائرية استثنائية. تم رسم بعض المدارات الاستثنائية باللون الأصفر

    1999 TD10 له مدار شديد الانحراف (

مبعثر القرص: بعض الترتيب في الفوضى؟

لا تعتبر الكائنات الرنانة (الموضحة باللون الأخضر) من أعضاء القرص المتناثر. يتم أيضًا نشر الرنين الطفيف وتظهر بعض عمليات المحاكاة الحاسوبية أن العديد من الكائنات يمكن أن تكون في الواقع على صدى ضعيف عالي الرتبة (6: 11،4: 9،3: 7،5: 12،3: 8،2: 7،1: 4 ). نقلا عن أحد الباحثين: قد لا يكون القرص المبعثر مبعثرًا جدًا بعد كل ذلك.

كائنات مبعثرة مقابل كائنات كلاسيكية

تقارن الإدخالات في الرسم التخطيطي الموجود على اليمين الانحراف المركزي وميل مجموعة الأقراص المتناثرة مع مكعبات. يمثل كل مربع ملون صغير نطاقًا معينًا لكل من الانحراف ه والميل أنا 1. يتم تمثيل العدد النسبي للكائنات داخل المربع بـ رسم الخرائط الألوان 2 (من أعداد صغيرة مرسومة باللون الأخضر الوديان إلى اللون البني القمم).

تختلف المجموعتان اختلافًا كبيرًا: أكثر من 30 ٪ من جميع الكوبيوات على ميل منخفض ، بالقرب من مدارات دائرية (الزاوية السفلية المنخفضة `` الذروة '') وذروة الانحراف عند 0.25. الأشياء المبعثرة من ناحية أخرى ، حسنًا ، مبعثر. غالبية السكان المعروفين لديهم انحراف متوسط ​​في 0.25-0.55. اثنين من القمم المحلية تتوافق مع ه في النطاق 0.25 - 0.35 ، الميل 15-20 درجة و ه= 0.5–0.55 ، منخفض أنا& lt10 س على التوالي. تظهر المدارات المتطرفة باللون الرمادي. بشكل مميز ، لا توجد كائنات SDO معروفة ذات انحراف أقل من 0.3 (باستثناء 2004 XR190).

إن الانحراف ، أكثر من ميل المدار ، هو السمة المميزة لعائلة الأجسام المتناثرة.

1 نظرًا لأن المدارات شبه الدائرية تحتل العمود الأول (e & lt0.05) وتحتل المدارات ذات الميل الأدنى (i & lt5 درجات) الصف الأدنى ، يمثل المربع الموجود في الركن الأيسر السفلي عدد المدارات شبه الدائرية والمنخفضة جدًا.

2 يمثل المربع الرمادي كائنًا واحدًا (خارجيًا) في هذا النطاق.

مؤامرات المدار للقرص المتناثر.

بشكل أكثر تقليدية ، يمثل الرسم البياني الموجود على اليسار مناظر قطبية ومسار الشمس للمدارات (المحاذاة) لأجسام القرص المتناثرة (باللون الأسود) على خلفية كائنات Cubewanos (باللون الأزرق) وكائنات رنانة (2: 5) (باللون الأخضر). حتى الآن ، تم رسم الكائنات غير المصنفة في منطقة 50-100AU باللون الرمادي 1.

الحلقة الزرقاء الصلبة ليست تمثيلًا لفنانًا ولكنها مؤامرة حقيقية لمئات المدارات المتداخلة للأجسام الكلاسيكية ، وتستحق تمامًا اسم الرئيسي (الكلاسيكي أو الكوبي) حزام. ال الحد الأدنى من الحضيض الشمسي المذكورة أعلاه توضحها الدائرة الحمراء. على عكس SDO ، تقترب الأجسام الرنانة من مدار نبتون ورسكووس (باللون الذهبي).

في عرض مسير الشمس ، تمثل الأقواس نفس الشيء الحد الأدنى من الحضيض الشمسي 2 من 35AU (أحمر) و Neptune & rsquos orbit (at

30AU باللون الأصفر). كما يوضح هذا الرأي ، فإن الميول وحدها لا تميز حقًا SDO عن الأشياء الكلاسيكية. بدلاً من ذلك ، فإن الانحراف هو السمة المميزة (مقاطع الأوج الطويلة).

1 بالنسبة لما يقرب من نصف TNO المعروفة ، لم تُعرف المدارات بعد بالدقة الكافية للتصنيف (وهي مهمة حساسة بشكل خاص للأجسام الرنانة).

2 القيمة الدقيقة ليست مهمة للغاية حيث يتم اقتباس قيمة 35 AU للتوافق مع Jewitt. يفضل مؤلفون آخرون استخدام 30AU بدلاً من ذلك بينما يبدو أن البيانات المستخدمة هنا تناسب 34AU.

كائنات منفصلة ، أم قرص مبعثر ممتد؟

الأجسام المكتشفة حديثاً 2000 ساعة105 مع وجود الحضيض الشمسي بعيدًا جدًا عن نبتون للتأثر به ، أدى إلى نقاش بين علماء الفلك حول مجموعة كوكب صغير جديد ، يُطلق عليه ممتد قرص مبعثر (E-SDO، جلادمان). في الآونة الأخيرة ، يشار إلى هذه الكائنات باسم كائنات منفصلة (جيويت ، Delsanti) أو كائنات بعيدة منفصلة (DDO، جوميز وآخرون..

التصنيف الذي اقترحه فريق Deep Ecliptic Survey ، يقدم تمييزًا رسميًا بين مبعثر بالقرب الأشياء (التي يمكن أن يتشتت بواسطة نبتون) من مبعثرة ممتدة كائنات (مثل 90377 Sedna) باستخدام معلمة Tisserand بقيمة 3.

يوضح الرسم التخطيطي جميع الكائنات المعروفة المتناثرة والمنفصلة جنبًا إلى جنب مع أكبر كائنات حزام كويبر للرجوع إليها. الانحرافات الكبيرة جدًا في Sedna و (87269) 2000 OO67 تظهر جزئيًا مع المقاطع الحمراء ، الممتدة من الحضيض إلى الأوج ، خارج الرسم التخطيطي (& gt900AU و & gt1020AU على التوالي).

1 لاحظ أن المواضع على الرسم البياني تمثل المحور شبه الرئيسي (متوسط ​​المسافة إلى الشمس) و ليس المواضع الحالية للكائنات. سيدنا حاليا أقرب من إيريس.


شاهد الفيديو: Posao Na Netu-Princip rada GDI kompanije 1. Dio (قد 2022).