Угроза импакта - Пояс Койпера и Кентавры

Credit: R. Hurt (SSC-Caltech), JPL-Caltech, NASA

3.1. Введение.
В 1951 году американский астроном и космолог Джерард Койпер (Jerard Kuiper) [1], на основании наблюдений ряда малоразмерных объектов (в - основном комет), пересекающих радиус орбиты Нептуна, высказал предположение о существовании в диапазоне 35-50 а.е. от Солнца пояса планетоидов, являющегося источником периодических комет. 80-90ые годы ХХ века и первые годы века текущего стали эпохой открытий, в корне изменивших наши представления о характере распределения материи на значительных расстояниях от Солнца. Первым, задолго до гипотез Койпера, был обнаружен Плутон. Открытие принадлежит Клайду Томбо, наблюдателю Ловелловской обсерватории в 1930 году. Изучение параметров Плутона мало прояснило их взаимосвязь с возмущениями орбиты Нептуна. Исследователю, во многом, повезло.

В 1992 году, после 5 лет систематических поисков, Гавайской обсерваторией был открыт первый, после Плутона и Харона, транснептунный объект QB1 (период 291 год, орбита круговая, перигелий 40,9 а.е., афелий 47,8 а.е, диаметр оценивается около 283 км.) На март 1999 года было открыто 113 объектов пояса Койпера (Edgeworth-Kuiper Belt Objects), сейчас их известно несколько тысяч. Крупнейшие из них (помимо Плутона), имеют диаметр от 1000 км. до 3000 км. Наименьший из наблюдаемых -96 км. Средний диаметр оценивается от 300 до 500 км. Плутон является лишь крупнейшим в широком классе подобных объектов, Международный Астрономический Союз (International Astronomical Union, IAU) пришел к решению не сохранять за ним традиционный статус планеты, а внести его, наряду с другими объектами его класса в число карликовых планет (lesser planets) . Объектов класса Плутино (Plutinos) на подобных орбитах ожидается от 35 000 (Стерн, 2000 год) до 70 000 (Джевит, Левисон и Дункан, 1997, 1999 годы). Плутону, в ряду транснептунных объектов (ТНО), присвоен порядковый номер.

В 2005 году последовало практически одновременное сообщение нескольких исследовательских групп об обнаружении (в 2003-2004 годах), целого ряда классических и неклассических объектов (2003 EL61, имеющий собственный спутник, а также 2005 FY9 и др.), один из которых (2003 UB313, K31021C) по диаметру (около 3000 км) превышает Плутон.

Каждый месяц наблюдений приносит информацию о десятках подобных, ранее не изученных, тел [2]. Суммарная масса объектов составляет внушительную часть массы планеты земной группы (пессимистичная оценка) - от 0,02 до 0,5 масс Земли по расчетам Вейсмана (1995), Джевита(1999), Морбиделли (1999), Малхотры (2000), Стерна (1995). В 1998 году Андерсон и др., на основании траекторных данных движения АМС 'Пионер-10', оценили массу пояса как 0,1 от массы Земли, однако этот результат получен только по одной из возможных траекторий (аппарат мог пройти вдали от скоплений массивных объектов) [1]. Далее, мы будем предполагать массу в диапазоне между данной оценкой Андерсона (0,1 массы Земли) и Хэмида (1,3 массы Земли), доверяя наиболее проверенным наблюдательным и теоретическим данным. Наиболее сложной является оценка размеров и массы объектов. Достоверно измерены только диаметры и альбедо Плутона и Харона. Для остальных ТНО, по традиции, вычисляют диаметры по отраженному световому потоку, исходя из альбедо загрязненного льда (60-80%), что может сильно отличаться от действительности. Если, например, типовой ТНО имеет альбедо, равное значению для Харона (около 10%), ошибка оценки диаметров составляет свыше двух раз. Масса, тем более, остается в рамках самых приблизительных оценок. Состоят ТНО из льда, как исходно предполагалось, или из более тяжелых элементов - неизвестно. Результат может различаться в несколько раз. Также не вполне достоверны орбитальные параметры многих объектов, так как они вычисляются по нескольким точкам на очень коротком участке орбитального эллипса. В последние годы за объектами пояса закрепились названия 'транснептунные объекты' (ТНО) (Trans-Neptunian population), 'малые, карликовые планеты' (lesser planets) или 'койпероиды' (kuiperoids). Некоторые издания позволяют расширять на них понятие minor planets, по аналогии с предыдущим поясом.

3.2. Кентавры (Centaurs).
Так называют незначительное количество малых объектов, расположенных в том же диапазоне орбит, что и планеты-гиганты

3.3. Класс Плутино (Plutinos).
Имеет резонансные орбиты, среднее движение которых составляет 3:2 со средним движением Нептуна. Большая полуось орбит составляет 39 а.е. Различны только эксцентриситеты (0,11-0,35), наклоны их орбит к плоскости эклиптики имеют хаотический характер. При этом перигелий близок 26 а.е, афелий - 53 а.е. Резонанс 3:2 стабилизирует орбиты этих объектов, не позволяя им сближаться с Нептуном, несмотря на тот факт, что, например, орбита Плутона пересекает орбиту Нептуна.

3.4. Объекты класса Кубевано и Твотино.
Орбиты почти круговые. Диапазон для больших полуосей 40-48 а.е. Орбиты лежат близко к плоскости эклиптики. Объекты, вероятнее всего, шарообразны и имеют средний диаметр порядка 300-500 километров.

3.5. Объекты рассеянного диска (Scattered Disk Objects - SDOs).
Орбиты почти круговые. Диапазон для больших полуосей 40-48 а.е., наклон к плоскости эклиптики находится в большем диапазоне разброса значений. Имеют средний диаметр порядка 100-400километров.

3.6. Неклассические объекты (Unclassified Objects).
Несколько объектов с большой полуосью 36 а.е. и эксцентриситетом 0,1 имеют резонанс 3:4 с Нептуном. Еще два объекта с большой полуосью 42,2 а.е. и эксцентриситетом 0,2 имеют резонанс 3:5 с Нептуном. Несколько объектов движутся в резонансе 4:5.

3.7. Седна (Sedna).
Открыта в 2003 году. Диаметр оценивается около 1600 км. Уникальной особенностью объекта является большая полуось орбиты, составляющая свыше 922 а.е., среднее удаление около 500 а.е., период обращения 12,5 тыс. лет. Считается подобной объектам облака Оорта, но предположение это чисто гипотетическое, так как облако Оорта располагается значительно дальше (см. ниже).