Astronomi

Læringsmål

ved slutten av denne delen vil du kunne:

  • Beskriv egenskapene til centaur-objektene
  • Krønike oppdagelsen og beskriv sammensetningen Av oorts sky
  • Beskriv transneptunske og Kuiperbelteobjekter
  • Forklar den foreslåtte skjebnen til kometer som kommer inn i det indre solsystemet

kometene vi legger merke til når De kommer nær Jorden (spesielt De som kommer For første gang) er trolig de mest primitive gjenstandene vi kan studere, bevart uendret i milliarder år i dypfrysingen av det ytre solsystemet. Astronomer har imidlertid oppdaget mange andre objekter som går I bane Rundt Solen utover planetene.

Kentaurer

Figur 1: Chirons Bane. Chiron går I bane Rundt Solen hvert 50. år, med sin nærmeste tilnærming er inne I Saturns bane og dens lengste tilnærming ut Til banen Til Uranus.

i det ytre solsystemet, hvor de fleste objekter inneholder store mengder vannis, brytes skillet mellom asteroider og kometer ned. Astronomer brukte i utgangspunktet fortsatt navnet «asteroider» for nye objekter oppdaget som går rundt Solen med baner som bærer dem langt utover Jupiter. Det første av disse objektene er Chiron, funnet i 1977 på en bane som bærer Den fra Rett innenfor Saturns bane ved nærmeste tilnærming Til Solen ut til Nesten avstanden Til Uranus (Figur 1). Diameteren Til Chiron er anslått til ca 200 kilometer, mye større enn noen kjent komet.

i 1992 ble Et enda fjernere objekt kalt Pholus oppdaget med en bane som tar det 33 AE fra Solen, utover Neptuns bane. Pholus har den rødeste overflaten av et objekt i solsystemet, noe som indikerer en merkelig (og fortsatt ukjent) overflatesammensetning. Etter hvert som flere objekter blir oppdaget i disse fjerne delene, bestemte astronomer at de vil bli gitt navnene på kentaurer fra klassisk mytologi; dette skyldes at kentaurene var halvt menneske, halv hest, og disse nye objektene viser noen av egenskapene til både asteroider og kometer.

Utenfor Neptuns bane ligger et kaldt, mørkt rike befolket av objekter kalt transneptunske objekter (Tnoer). Den første oppdagede Og mest kjente Av Disse Tnoene er dvergplaneten Pluto. Vi diskuterte Pluto og new Horizons romfartøy møter med Det i Ringer, Måner Og Pluto. Den andre TNO ble oppdaget i 1992, og nå er mer enn tusen kjent, de fleste av Dem mindre Enn Pluto.

De største Etter Pluto-kalt eris, Makemake Og Haumea—er også klassifisert som dvergplaneter. Med unntak av deres lille størrelse har dvergplaneter mange egenskaper til felles med de større planetene. Pluto har fem måner, og to måner har blitt oppdaget i Bane Rundt Haumea og en som hver sirkler Eris og Makemake.

Kuiperbeltet Og Oorts Sky

Tnoer er en del av Det Som kalles Kuiperbeltet, et stort område utenfor Neptun som også er kilden til mange kometer. Astronomer studerer Kuiperbeltet på to måter. Nye, kraftigere teleskoper tillater oss å oppdage mange Av De større medlemmene Av Kuiperbeltet direkte. Vi kan også måle sammensetningen av kometer som kommer Fra Kuiperbeltet. Mer Enn tusen Kuiperbelteobjekter har blitt oppdaget, og astronomer anslår at det er mer enn 100.000 med diametre over 100 kilometer, i en disk som strekker seg ut til ca 50 AU fra Solen.

kortperiodiske kometer (Som Halley) antas å ha sin opprinnelse i Kuiperbeltet, hvor små gravitasjonelle forstyrrelser fra Neptun gradvis kan endre sine baner til de kan trenge inn i det indre solsystemet. De langperiodiske kometene kommer imidlertid fra et mye fjernere reservoar av isete objekter, kalt Oorts sky.

Figur 2: Jan Oort (1900-1992). Jan Oort foreslo først at Det kunne være et reservoar av frosne biter, potensielle kometkjerner, ved kanten av solens gravitasjonspåvirkning. (kreditt: Leiden Observatory)

Nøye studier av banene til langperiodiske kometer viste at de kommer fra svært store avstander. Ved å følge deres baner bakover, kan vi beregne at aphelia (peker lengst fra Solen) av nyoppdagede kometer vanligvis har verdier nær 50.000 AU (mer enn tusen ganger lenger Enn Pluto). Denne klyngen av afelionavstander ble først notert av den nederlandske astronomen Jan Oort, som i 1950 foreslo en ide for opprinnelsen til de kometene som fortsatt er akseptert i Dag (Figur 2).

det Er mulig å beregne at en stjernes gravitasjonssfære—avstanden der den kan utøve tilstrekkelig gravitasjon til å holde fast på bane objekter—er omtrent en tredjedel av avstanden til nærmeste andre stjerner. Stjerner i Nærheten Av Solen er fordelt på en slik måte At Solens innflytelsessfære strekker seg litt over 50.000 AU, eller ca 1 lysår. På så store avstander kan imidlertid objekter i bane rundt Solen forstyrres av tyngdekraften til passerende stjerner. Noen av de forstyrrede objektene kan da ta på baner som bringer dem mye nærmere Solen (mens andre kan gå tapt for solsystemet for alltid).

Oort foreslo derfor at de nye kometene vi så, var eksempler på objekter som gikk I bane rundt Solen nær kanten av sin innflytelsessfære, hvis baner hadde blitt forstyrret av nærliggende stjerner, og til slutt førte dem nær Solen hvor vi kan se Dem. Reservoaret av gamle isete gjenstander hvorfra slike kometer er avledet, kalles Nå Oorts sky.

Astronomer anslår at Det er omtrent en trillion (1012) kometer i oorts sky. I tillegg anslår Vi at omtrent 10 ganger så mange isete objekter kan gå I bane Rundt Solen i volumet av rom mellom Kuiperbeltet (som er gravitasjonelt knyttet Til Neptun) og oorts sky. Disse objektene forblir uoppdagede fordi de er for svake til å bli sett direkte, og deres baner er for stabile til at noen av dem kan avbøyes innover nær Solen. Det totale antall isete eller kometiske gjenstander i ytre rekkevidde av vårt solsystem kan dermed være i størrelsesorden 10 billioner (1013), et veldig stort antall faktisk.

hva er massen representert av 1013 kometer? Vi kan gjøre et estimat hvis vi antar noe om kometstørrelser og masser. La oss anta at Kjernen Til Kometen Halley er typisk. Det observerte volumet er ca 600 km3. Hvis hovedbestanddelen er vannis med en tetthet på ca 1 g / cm3, må Den totale massen Av Halleys kjerne være ca 6 × 1014 kilo. Dette er omtrent en ti milliarddel (10-10) Av jordens masse.

hvis vårt estimat er rimelig og det er 1013 kometer med denne massen der ute, vil deres totale masse være lik ca 1000 Jordarter-sammenlignbar med massen av alle planetene satt sammen. Derfor kan isete kometmateriale være den viktigste bestanddelen av solsystemet etter Solen selv.

Tidlig Utvikling Av Planetsystemet

Kometer fra oorts sky hjelper oss å prøve materiale som ble dannet svært langt fra Solen, mens kortperiodiske kometer fra Kuiperbeltet prøver materialer som var planetesimaler i soltåkeskiven, men som ikke dannet planeter. Studier av Kuiperbeltet påvirker også vår forståelse av den tidlige utviklingen av vårt planetariske system.

objektene I oorts sky og Kuiperbeltet har forskjellige historier, og de kan derfor ha forskjellige komposisjoner. Astronomer er derfor svært interessert i å sammenligne detaljerte målinger av kometer avledet fra disse to kilderegionene. De fleste av de lyse kometene Som Har blitt studert tidligere (Halley, Hyakutake, Hale-Bopp) er Oorts sky-kometer, Men P67 og flere andre kometer målrettet for romfartøyets målinger i det neste tiåret er Jupiter-familiens kometer fra Kuiperbeltet.

Kuiperbeltet består av is-og steinplanetesimaler, en rest av planets byggesteiner. Siden Det er gravitasjonelt knyttet Til Neptun, kan Det hjelpe oss å forstå dannelsen og historien til solsystemet. Etter hvert som kjempeplanetene ble dannet, påvirket gravitasjonen deres banene til Kuiperbelteobjektene. Datasimuleringer av den tidlige utviklingen av planetsystemet antyder at gravitasjonsinteraksjonene mellom de gigantiske planetene og de gjenværende planetesimalene førte Til At Jupiters bane drev innover, mens banene Til Saturn, Uranus og Neptun alle utvidet seg og bar Kuiperbeltet med Seg.

En annen hypotese innebærer en femte kjempeplanet som ble utvist fra solsystemet helt som planetens baner skiftet. Neptuns retrograde (bakover-bane) måne Triton (som er nesten like stor Som Pluto) kan ha vært Et Kuiperbelteobjekt fanget Av Neptun i perioden med skiftende baner. Det ser ut til at Kuiperbeltet kan bære viktige ledetråder til måten vårt solsystem nådde sin nåværende planetkonfigurasjon.

Kometjakt som Hobby

Figur 3: David Levy. Amatørastronom David Levy rangerer tredje i verden for kometfunn. (kreditt: Andrew Fraknoi)

da amatørastronom David Levy (Figur 3), medoppdageren Av Kometen Shoemaker-Levy 9, fant sin første komet, hadde han allerede brukt 928 resultatløse timer på å lete gjennom den mørke nattehimmelen. Men oppdagelsen av den første kometen økte bare sin appetitt. Siden da, han har funnet 8 andre på egen hånd og 13 mer arbeider med andre. Til tross for denne imponerende posten, rangerer han bare tredje i rekordbøkene for antall kometfunn. Men David håper å slå rekorden en dag.

over hele verden bruker dedikerte amatørobservatører utallige netter på å skanne himmelen etter nye kometer. Astronomi er et av de få vitenskapsfeltene hvor amatører fortsatt kan gi et meningsfylt bidrag, og oppdagelsen av en komet er en av de mest spennende måtene de kan etablere sin plass i astronomisk historie. Don Machholz, En California amatør (og kometjeger) som har studert kometfunn, rapporterte at mellom 1975 og 1995 ble 38% av alle kometer oppdaget funnet av amatører. De 20 årene ga 67 kometer for amatører, eller nesten 4 per år. Det kan høres ganske oppmuntrende til nye kometjegere, til de lærer at gjennomsnittlig antall timer den typiske amatøren brukte på å lete etter en komet før de fant en, var om lag 420. Klart, dette er ikke en aktivitet for utålmodige personligheter.

Hva gjør kometjegere hvis de tror de har funnet en ny komet? Først må de sjekke objektets plassering i et atlas of the sky for å sikre at det virkelig er en komet. Siden den første observasjonen av en komet vanligvis oppstår når den fortsatt er langt fra Solen og før den har en betydelig hale, vil den se ut som bare en liten, uklar lapp. Og gjennom de fleste amatørteleskoper, så vil nebulae (skyer av kosmisk gass og støv) og galakser (fjerne grupperinger av stjerner). Deretter må de sjekke at de ikke har kommet over en komet som allerede er kjent, i så fall vil de bare få et klapp på ryggen i stedet for berømmelse og herlighet. Deretter må de re-observere eller re-image det en gang senere for å se om dens bevegelse i himmelen er passende for kometer.

ofte får kometjegere som tror de har gjort en oppdagelse, en annen kometjeger andre steder i landet for å bekrefte det. Hvis alt sjekker ut, er stedet de kontakter, Central Bureau For Astronomical Telegrams ved Harvard-Smithsonian Center For Astrophysics I Cambridge, Massachusetts (http://www.cbat.eps.harvard.edu/). Hvis oppdagelsen er bekreftet, vil byrået sende nyheten ut til astronomer og observatorier rundt om i verden. En av de unike fordelene ved kometjakt er at oppdagerens navn blir knyttet til den nye kometen – litt kosmisk berømmelse som få hobbyer kan matche.

Kometenes Skjebne

enhver komet vi ser i dag vil ha tilbrakt nesten hele sin eksistens i oorts sky eller Kuiperbeltet ved en temperatur nær det absolutte nullpunkt. Men når en komet kommer inn i det indre solsystemet, begynner den tidligere begivenhetsløse livshistorien å akselerere. Det kan selvfølgelig overleve sin første passasje nær Solen og gå tilbake til de kalde delene av rommet der det tilbrakte de foregående 4, 5 milliarder årene. På den andre ytterligheten kan den kollidere Med Solen eller komme så nær At den blir ødelagt ved sin første perihelpassasje (flere slike kollisjoner har blitt observert med romteleskoper som overvåker Solen). Noen ganger kommer den nye kometen ikke så nær Solen, men samhandler i stedet med en eller flere av planetene.

SOHO (Solar And Heliospheric Observatory) har en utmerket samling av videoer av kometer som kommer nær Solen. På dette stedet nærmer comet ISON Solen og antas å bli ødelagt i sin passasje.

en komet som kommer innenfor gravitasjons påvirkning av en planet har tre mulige skjebner. Det kan (1) påvirke planeten, avslutte historien på en gang; (2) øke hastigheten og bli kastet ut, forlate solsystemet for alltid; eller (3) bli forstyrret i en bane med en kortere periode. I det siste tilfellet er skjebnen forseglet. Hver gang den nærmer Seg Solen, mister den en del av sitt materiale og har også en betydelig sjanse for kollisjon med en planet. Når kometen er i denne typen kortperiodebane, begynner levetiden å bli målt i tusenvis, ikke milliarder år.

noen få kometer ender sine liv katastrofalt ved å bryte fra hverandre (noen ganger uten tilsynelatende grunn) (Figur 4). Spesielt spektakulær var skjebnen Til den svake Kometen Shoemaker-Levy 9, som brøt inn i ca 20 stykker da den passerte Nær Jupiter i juli 1992. Fragmentene Av Shoemaker-Levy ble faktisk fanget inn i en svært langstrakt, toårig bane rundt Jupiter, mer enn dobling av antall kjente jovianske måner. Dette var bare en midlertidig berikelse av Jupiters familie, men fordi i juli 1994 krasjet alle kometfragmentene til Jupiter og frigjorde energi tilsvarende millioner MEGATONN TNT.

Figur 4: Breakup Av Comet LINEÆR. (a) en bakkebasert visning med mye mindre detaljer og (b) et mye mer detaljert bilde Med Hubble Space Telescope, som viser flere fragmenter AV kjernen TIL Kometen LINEÆR. Kometen ble oppløst i juli 2000 uten tilsynelatende grunn. (Merk i venstre visning, fragmentene alle blande sitt lys sammen, og kan ikke skilles. De korte diagonale hvite linjene er stjerner som beveger seg i bildet, som holder styr på den bevegelige kometen.) (kreditt a: modifikasjon av arbeid Ved University Of Hawaii; kreditt b: modifikasjon av arbeid AV NASA, Harold Weaver (Johns Hopkins University) og HST Comet LINEAR Investigation Team)

da hvert kometfragment strekte seg inn i den jovianske atmosfæren med en hastighet på 60 kilometer per sekund, ble det oppløst og eksplodert, og produserte en varm ildkule som bar kometstøvet så vel som atmosfæriske gasser til høye høyder. Disse ildkulene var tydelig synlige i profil, med det faktiske treffpunktet like utenfor den jovianske horisonten sett fra Jorden (Figur 5). Da Hver eksplosiv plume falt tilbake I Jupiter, ble en region i den øvre atmosfæren større Enn Jorden oppvarmet til glødelighet og glødet briljant i ca. 15 minutter, en glød vi kunne oppdage med infrarøde følsomme teleskoper.

Figur 5: Kometpåvirkning På Jupiter. (a)» strengen » av hvite gjenstander er fragmenter Av Kometen Shoemaker-Levy 9 nærmer Seg Jupiter. (B) det første fragmentet av kometen treffer Jupiter, med kontaktpunktet nederst til venstre i dette bildet. Til Høyre Er Jupiters måne, Io. Det like lyse stedet i toppbildet er kometfragmentet som fakler til maksimal lysstyrke. Bunnbildet, tatt omtrent 20 minutter senere, viser dvelende bluss fra virkningen. Den Store Røde Flekken er synlig nær Sentrum Av Jupiter. Disse infrarøde bildene ble tatt med et tysk-spansk teleskop På Calar Alto i sør-Spania. (kreditt a: endring AV arbeid AV ESA; kreditt b: modifikationer Af Tom Herbst, Max-Planck – Institut fuer Astronomie, Heidelberg, Doug Hamilton, Max-Planck-Institut Fuer Kernphysik, Heidelberg, Hermann Boehnhardt, Universitaets-Sternewarte, Muenchen, Og Jose Luis Ortiz Moreno, Instituto De Astrofisica De Andalucia, Granada)

Figur 6: Nedslagstøvsky på Jupiter. Den indre kanten av den diffuse, ytre ringen er omtrent samme størrelse Som Jorden. (kreditt: endring av arbeid Av H. Hammel, MIT OG NASA / ESA)

etter nedslaget Av Kometen Shoemaker-Levy 9 med Jupiter, slo mørke skyer av rusk seg ned i Stratosfæren Til Jupiter, og produserte langlivede «blåmerker» (hver fortsatt større Enn Jorden) som lett kunne ses gjennom selv små teleskoper.Disse funksjonene ble først sett med Hubble Space Telescope 105 minutter etter virkningen som produserte de mørke ringene sett i Figur 6 (den kompakte bakpunktet kom fra et annet fragment). Senere blandet vindene på Jupiter disse formasjonene til et bredt punkt som forble synlig i mer enn en måned.

Millioner av mennesker over hele verden kikket På Jupiter gjennom teleskoper eller fulgte hendelsen via tv eller online. Et annet nedslagsfelt ble sett på Jupiter sommeren 2009, noe som indikerer at hendelsene i 1994 ikke var unike. Å se disse store, støteksplosjonene på Jupiter hjelper oss til å sette pris på katastrofen som ville skje med planeten vår hvis vi ble rammet av en komet eller asteroide.

for kometer som ikke møter en så dramatisk slutt, gjør målinger av mengden gass og støv i atmosfæren det mulig for oss å estimere de totale tapene i løpet av en bane. Typiske tapsrater er opptil en million tonn per dag fra en aktiv komet nær Solen, og legger opp til noen titalls millioner tonn per bane. I den hastigheten vil en typisk komet være borte etter noen få tusen baner. Dette vil trolig være skjebnen Til Kometen Halley i det lange løp.

Denne History Channel-videoen viser en kort diskusjon og animasjon fra tv-dokumentarserien Universe, som viser kollisjonen Mellom Shoemaker-Levy 9 og Jupiter.

Nøkkelbegreper Og Sammendrag

oort foreslo i 1950 at langperiodiske kometer er avledet fra Det vi nå kaller oorts sky, som omgir Solen ut til rundt 50 000 AU (nær grensen For Solens gravitasjonssfære) og inneholder mellom 1012 og 1013 kometer. Kometer kommer også Fra Kuiperbeltet, en skiveformet region utenfor Neptuns bane, som strekker seg til 50 AE fra Solen. Kometer er primitive legemer igjen fra dannelsen av det ytre solsystemet. Når en komet er viderekoblet til det indre solsystemet, overlever den vanligvis ikke mer enn noen få tusen perihelpassasjer før den mister alle sine flyktige stoffer. Noen kometer dør spektakulære dødsfall: Shoemaker-Levy 9, for eksempel, brøt i 20 stykker før kolliderte Med Jupiter i 1994.

Ordliste

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.