Доказательства в пользу существования пояса Койпера были получены в ходе исследования комет. Давно было известно, что кометы обладают конечным временем жизни. Когда они приближаются к Солнцу, его высокая температура испаряет летучие вещества с их поверхности в открытый космос, постепенно уничтожая их. Поскольку кометы не исчезли задолго до нашего времени, эта популяция небесных тел должна постоянно пополняться. Предполагают, что одна из областей, из которой идет такое пополнения - это 'облако Оорта', сферический рой комет, простирающийся более чем на 50 000 а.е. от Солнца, гипотеза о существовании которого была впервые выдвинута Яном Оортом в 1950 году. Считается, что в этой области возникают долгопериодические кометы - такие, например, как комета Хейла-Боппа с периодом обращения в тысячелетия.
    Однако есть и другая группа комет, известная как короткопериодические или 'периодические' кометы - например, комета Галлея с периодом обращения менее 200 лет. К 1970-м годам темпы открытия новых короткопериодических комет стали все хуже и хуже согласовываться с предположением о том, что они происходят только из облака Оорта. Для того, чтобы объект из облака Оорта стал короткопериодической кометой, он сначала должен быть захвачен планетами-гигантами. В 1980 году, в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Хулио Фернандес подсчитал, что на каждую комету, которая движется из облака Оорта во внутренние области Солнечной системы, приходится 600 комет, которые выбрасываются в межзвездное пространство. Он предположил, что кометный пояс между 35 и 50 а. е. мог бы объяснить наблюдаемое количество комет. Развивая работы Фернандеса, в 1988 году группа канадских астрономов, в которую входили Мартин Дункан, Томас Куин и Скот Тремен, провела серию компьютерных моделирований с целью определить, все ли короткопериодические кометы прибыли из облака Оорта. Они обнаружили, что далеко не все короткопериодические кометы могли происходить из этого облака - в частности, потому, что они группируются вблизи плоскости эклиптики, тогда как кометы облака Оорта прилетают практически из любой области неба. После того, как описанный Фернандесом пояс был добавлен в расчеты, модель стала соответствовать наблюдениям. Так как слова 'Койпер' и 'кометный пояс' присутствовали в первом предложении статьи Фернандеса, Тремен назвал эту гипотетическую область космоса 'поясом Койпера'.

Анимация движения объектов во внешней части Солнечной системы (за пределами орбиты Юпитера), в течение 100 летнего периода с 200 дневным интервалом.     Показаны орбиты и текущее положение планет-гигантов Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Положение Плутона показывает большой белый кружок с крестиком в центре. Оранжевые треугольники это кентавры, голубые треугольники - объекты с большим эксцентриситетом, белые круги - Плутино, красные круги - классические ТНО, пурпурные кружки - объекты рассеянного диска.     Странное поведение комет на графике, которые до 1990х годов стремились в центр Солнечной системы это наблюдаемые за тот период кометы, если нанести на график все кометы, то такого эффекта уже не будет.

ПОЯС КОЙПЕРА

    В 1987 году астроном Дэвид Джуитт (Массачусетский технологический институт) всерьез задумался над 'кажущейся пустотой внешней Солнечной системы'. Пытаясь обнаружить другие объекты за орбитой Плутона, он говорил помогавшей ему аспирантке Джейн Лу: 'Если этого не сделаем мы, то не сделает никто'. Используя телескопы обсерватории Китт-Пик в Аризоне и обсерватории Сьерро-Тололо в Чили, Джуит и Лу вели поиски при помощи блинк-компаратора, почти тем же способом, что Клайд Томбо и Чарльз Коваль. Первоначально проверка каждой пары пластинок занимала до 8 часов, в дальнейшем процесс был сильно ускорен при помощи ПЗС-матриц, которые, несмотря на более узкое поле зрения, более эффективно собирали свет (сохраняли 90% полученного света, тогда как фотопластинки - всего 10%), и допускали процесс сравнения на мониторе компьютера. Сегодня ПЗС-матрицы - основа для большинства астрономических детекторов. В 1988 году Джуитт перешел в Астрономический институт Гавайского университета. Впоследствии Лу присоединилась к его работе на 2,24-метровом телескопе обсерватории Мауна-Кеа. Позднее поле зрения ПЗС-матриц было увеличено до 1024х1024 пикселя, что еще более ускорило поиск. После 5 лет поисков, 30 августа 1992 года, Джуитт и Лу объявили об открытии кандидата в объекты пояса Койпера (15760) 1992 QB₁. Через шесть месяцев они обнаружили второго кандидата, (181708) 1993 FW.

Сравнение размеров самых больших объектов в Солнечной системе (более 200 миль в диаметре).

ПОЯС КОЙПЕРА

    После создания первых карт области пространства за Нептуном исследования показали, что зона, теперь называемая поясом Койпера, не является местом происхождения короткопериодических комет. На самом деле они образуются в соседней области, называемой 'рассеянный диск', который образовался в те времена, когда Нептун мигрировал ко внешним границам Солнечной системы. Область, позднее ставшая поясом Койпера, тогда была значительно ближе к Солнцу. Нептун оставил за собой семейство динамически стабильных объектов, на движение которых он никак не может воздействовать (собственно пояс Койпера), а также отдельную группу объектов, перигелии которых достаточно близки к Солнцу для того, чтобы Нептун мог возмущать их орбиты (рассеянный диск). Поскольку, в отличие от стабильного пояса Койпера, рассеянный диск динамически активен, именно он сегодня считается вероятным источником короткопериодических комет.


    Пояс Койпера (иногда также называемый пояс Эджворта - Койпера) - область Солнечной системы от орбиты Нептуна (30 а. е. от Солнца) до расстояния около 55 а. е. от Солнца. Хотя пояс Койпера похож на пояс астероидов, он примерно в 20 раз шире и в 20-200 раз массивнее последнего. Как и пояс астероидов, он состоит в основном из малых тел, то есть материала, оставшегося после формирования Солнечной системы. В отличие от объектов пояса астероидов, которые в основном состоят из горных пород и металлов, объекты пояса Койпера состоят главным образом из летучих веществ (называемых льдами), таких как метан, аммиак и вода, с небольшими примесями органических веществ, то есть близки к кометному веществу. В этой области ближнего космоса находятся по крайней мере три карликовые планеты: Плутон, Хаумеа и Макемаке. Кроме того, считается, что некоторые спутники планет Солнечной системы, такие как спутник Нептуна Тритон и спутник Сатурна Феба, также возникли в этой области.

Распределение транснептуновых объектов (март 2015) по эксцентриситету e и большой полуоси a (а.е.). На диаграмме объекты показаны в масштабах, с демонстрацией их альбедо и усредненного цвета.

ПОЯС КОЙПЕРА

Положение карликовых планет в плоскости Солнечной системы на 2015 год.

ПОЯС КОЙПЕРА

    С тех пор, как в 1992 году пояс был открыт, число известных объектов в Поясе Койпера превысило 1300, и предполагается, что еще более 70 000 с диаметром более 100 км пока не обнаружены. Ранее считалось, что пояс Койпера - главный источник короткопериодических комет с орбитальными периодами менее 200 лет. Однако наблюдения, проводимые с середины 1990-х годов, показали, что пояс Койпера динамически стабилен и что настоящий источник этих комет - рассеянный диск, динамически активная область, созданная направленным вовне движением Нептуна 4,5 миллиарда лет назад; объекты рассеянного диска, такие как Эрида, похожи на объекты Пояса Койпера, но уходят по своим орбитам очень далеко от Солнца (до 100 а. е.).

ПОЯС КОЙПЕРА

    Плутон - крупнейший известный объект пояса Койпера. Первоначально он считался планетой, но был переклассифицирован как карликовая планета. По составу Плутон напоминает прочие объекты пояса Койпера, а его период обращения относит его к подгруппе 'плутино', которая была названа в его честь.


    Объекты транснептунового пояса делятся на следующие категории:

    - Классические объекты: имеют приблизительно круговые орбиты в области 40-50 а.е. с небольшим наклонением (плоскости орбит наклонены к эклиптике менее чем на 40°, не связаны с движением планет. Такие объекты иногда называют 'кьюбивано' в честь первого представителя, 1992 QB₁. Эти объекты не испытывают сильного влияния больших планет; их орбиты остаются практически неизменными; Сейчас известно более 500 таких объектов.

    - Резонансные объекты: образуют орбитальный резонанс 1:2, 2:3, 2:5, 3:4, 3:5, 4:5 или 4:7 с Нептуном. Объекты с резонансом 2:3 называются плутино в честь самого известного представителя - Плутона. На 2005 год известно около 150 плутино и 22 других резонансных объекта. Предполагается, что плутино составляют от 10 до 20% общей численности объектов пояса Койпера, и, таким образом, общее число плутино диаметром более 100 км составляет более 30 000.

    - Рассеянные объекты: имеют большой эксцентриситет орбиты и могут в афелии удаляться от Солнца на несколько сотен астрономических единиц. "Бродяги", имеющие весьма вытянутые орбиты (e=0.5-0.9) с большой полуосью 60-100 а.е.; некоторые из них удаляются от Солнца в афелии на 100-200 а.е., а объект 2000 CR₁₀₅ - даже на 1300 а.е. Их известно около 100, общее число считается примерно равным 10 000. Во многих публикациях объекты рассеянного диска рассматриваются как отдельное семейство транснептуновых объектов, не входящее в пояс Койпера.

Большинство известных объектов пояса Койпера имеют большую полуось в диапазоне примерно между 35 и 48 а.е. (красные и синие объекты на диаграмме). Считается, что кентавры (желтые) и объекты рассеянного диска (серые) ранее тоже располагались в поясе Койпера, но были рассеяны Нептуном внутрь и наружу.

ПОЯС КОЙПЕРА

    Совокупная масса населения пояса Койпера в сотни раз превышает массу пояса астероидов, однако, как предполагается, существенно уступает массе облака Оорта. Считается, что в поясе Койпера имеется несколько тысяч тел диаметром более 1000 км, около 7000 с диаметром более 100 км и как минимум 450 000 тел диаметром более 50 км.

Крупнейшие объекты Пояса Койпера

ПОЯС КОЙПЕРА

Номер	Название	Экваториальный диаметр (км)	Большая полуось, а. е.	Перигелий, а. е.	Афелий, а. е.	Период обращения вокруг Солнца (лет)	Открыт	Примечания
136199	Эрида	2330 (+/- 10)	67,84	38,16	97,52	559	2003	Возможно, относится к объектам рассеянного диска.
134340	Плутон	2390	39,45	29,57	49,32	248	1930	Плутон и Харон образуют двойную систему.
136472	Макемаке	примерно 1500	45,48	38,22	52,75	307	2005
136108	Хаумеа	примерно 1500	43,19	34,83	51,55	284	2005
134340 I	Харон	1207	39,45	29,57	49,32	248	1978
225088	2007 OR10	875-1400	67,3	33,6	101,0	553	2007
50000	Квавар	примерно 1100	43,61	41,93	45,29	288	2002
90482	Орк	примерно 946	39,22	30,39	48,05	246	2004	Плутино
55565	2002 AW197	940	47,1	41,0	53,3	323	2002
20000	Варуна	874	42,80	40,48	45,13	280	2000
28978	Иксион	примерно 822	39,70	30,04	49,36	250	2001	Плутино
55637	2002 UX25	примерно 681	42,6	36,7	48,6	278	2002