Vành đai Kuiper: Các vật thể ở rìa Hệ Mặt trời

Bên ngoài hành tinh khí khổng lồ Neptune là một vùng không gian chứa đầy các vật thể băng giá. Được gọi là Vành đai Kuiper, vùng đất lạnh giá này chứa hàng nghìn tỷ vật thể - tàn tích của hệ mặt trời sơ khai. 

• Cho thuê số điện thoại nước ngoài xác minh tài khoản

Năm 1943, nhà thiên văn học Kenneth Edgeworth cho rằng có thể tồn tại sao chổi và các vật thể lớn hơn ngoài Sao Hải Vương. Và vào năm 1951, nhà thiên văn học Gerard Kuiper đã dự đoán sự tồn tại của một vành đai các vật thể băng giá ở rìa xa của hệ mặt trời. Ngày nay, những chiếc nhẫn được dự đoán bởi cặp đôi này được gọi là Vành đai Kuiper hoặc Vành đai Edgeworth-Kuiper.

Mặc dù có kích thước khổng lồ, Vành đai Kuiper mãi đến năm 1992 mới được phát hiện bởi các nhà thiên văn học Dave Jewitt và Jane Luu. Theo NASA , cặp đôi đã "chăm chỉ quét bầu trời để tìm kiếm các vật thể mờ bên ngoài Sao Hải Vương" kể từ năm 1987. Họ đặt tên cho vật thể đầu tiên mà họ phát hiện là "Smiley" nhưng sau đó nó được xếp vào danh mục là "1992 QB1".

Kể từ đó, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một số vật thể hấp dẫn trong Vành đai Kuiper và các hành tinh tiềm năng trong khu vực. Nhiệm vụ Chân trời mới của NASA tiếp tục khám phá các hành tinh và vật thể ẩn giấu trước đó, giúp các nhà khoa học tìm hiểu thêm về di tích hệ mặt trời độc đáo này.

Sự hình thành vành đai Kuiper

Khi hệ mặt trời hình thành , phần lớn khí, bụi và đá kéo lại với nhau để tạo thành mặt trời và các hành tinh. Các hành tinh sau đó cuốn hầu hết các mảnh vụn còn sót lại vào mặt trời hoặc ra khỏi hệ mặt trời. Nhưng các vật thể ở rìa của hệ mặt trời ở đủ xa để tránh lực hấp dẫn của các hành tinh lớn hơn nhiều như Sao Mộc , và vì vậy đã cố gắng ở nguyên vị trí của chúng khi chúng từ từ quay quanh mặt trời. Vành đai Kuiper và đồng hương của nó, Đám mây Oort hình cầu và xa hơn , chứa những tàn dư còn sót lại từ thuở sơ khai của hệ mặt trời và có thể cung cấp những hiểu biết có giá trị về sự ra đời của nó.

Theo mô hình Nice — một trong những mô hình được đề xuất về sự hình thành hệ mặt trời — Vành đai Kuiper có thể đã hình thành gần mặt trời hơn, gần nơi Sao Hải Vương hiện đang quay quanh. Trong mô hình này, các hành tinh tham gia vào một vũ điệu phức tạp, với sao Hải Vương và sao Thiên Vương thay đổi vị trí và di chuyển ra ngoài, cách xa mặt trời. Khi các hành tinh di chuyển ra xa mặt trời hơn, lực hấp dẫn của chúng có thể đã mang theo nhiều vật thể trong Vành đai Kuiper(mở trong tab mới)cùng với chúng, chăn dắt những vật thể nhỏ bé phía trước khi những người khổng lồ băng di cư. Kết quả là, nhiều vật thể trong Vành đai Kuiper đã được di chuyển từ khu vực chúng được tạo ra đến phần lạnh hơn của hệ mặt trời.

• Hướng dẫn mua tài khoản chat gpt uy tín giá tốt

Phần đông đúc nhất của Vành đai Kuiper nằm trong khoảng từ 42 đến 48 lần khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời. Quỹ đạo của các vật thể trong khu vực này phần lớn vẫn ổn định, mặc dù một số vật thể thỉnh thoảng có hướng thay đổi một chút khi chúng trôi quá gần Sao Hải Vương.

Các nhà khoa học ước tính rằng hàng nghìn thiên thể có đường kính hơn 100 km (62 dặm) chuyển động quanh mặt trời trong vành đai này, cùng với hàng nghìn tỷ vật thể nhỏ hơn, nhiều trong số đó là sao chổi chu kỳ ngắn . Khu vực này cũng chứa một số hành tinh lùn — những thế giới hình tròn quá lớn để được coi là tiểu hành tinh nhưng lại quá nhỏ để được coi là một hành tinh . 

Vành đai Kuiper được hiển thị bên ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương. Một trong những cư dân của nó là Eris, trên quỹ đạo hình elip và có độ nghiêng cao.(Tín dụng hình ảnh: NASA)

Vật thể Vành đai Kuiper

Sao Diêm Vương là vật thể Vành đai Kuiper (KBO) thực sự đầu tiên được nhìn thấy, mặc dù các nhà khoa học vào thời điểm đó không nhận ra nó như vậy cho đến khi các KBO khác được phát hiện. Sau khi Jewitt và Luu phát hiện ra Vành đai Kuiper, các nhà thiên văn học sớm thấy rằng khu vực bên ngoài Sao Hải Vương chứa đầy đá băng giá và các thế giới nhỏ bé.

Sedna , một KBO có kích thước bằng khoảng 3/4 sao Diêm Vương, được phát hiện vào năm 2004. Nó ở rất xa so với mặt trời nên mất khoảng 10.500 năm để tạo thành một quỹ đạo duy nhất. Sedna rộng khoảng 1.100 dặm (1.770 km) và quay quanh mặt trời theo quỹ đạo lệch tâm nằm trong khoảng từ 8 tỷ dặm (12,9 tỷ km) đến 84 tỷ dặm (135 tỷ km).

Mike Brown, nhà thiên văn học tại Viện Công nghệ California, người đã phát hiện ra vật thể này và một số vật thể khác trong Vành đai Kuiper, cho biết: “Mặt trời xuất hiện quá nhỏ từ khoảng cách đó đến mức bạn có thể chặn nó hoàn toàn bằng đầu đinh ghim .

Ấn tượng của nghệ sĩ này cho thấy hành tinh lùn xa xôi Eris. Các quan sát mới đã chỉ ra rằng Eris nhỏ hơn so với suy nghĩ trước đây và gần như có cùng kích thước với Sao Diêm Vương. Eris cực kỳ phản chiếu và bề mặt của nó có lẽ được bao phủ bởi lớp băng hình thành từ phần còn lại của bầu khí quyển bị đóng băng. Mặt trời ở xa xuất hiện ở phía trên bên phải và cả Eris và mặt trăng Dysnomia của nó (ở giữa) xuất hiện dưới dạng lưỡi liềm.(Tín dụng hình ảnh: ESO/L. Calçada)

Vào tháng 7 năm 2005, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra Eris, một KBO nhỏ hơn Sao Diêm Vương một chút. Eris quay quanh mặt trời khoảng 580 năm một lần, di chuyển xa hơn gần 100 lần so với mặt trời so với Trái đất. Phát hiện của nó đã tiết lộ cho một số nhà thiên văn học vấn đề phân loại Sao Diêm Vương là một hành tinh có kích thước đầy đủ. Theo định nghĩa năm 2006 của Liên minh Thiên văn Quốc tế (IAU), một hành tinh phải đủ lớn để dọn sạch các mảnh vụn xung quanh nó. Sao Diêm Vương và Eris, được bao quanh bởi Vành đai Kuiper, rõ ràng đã không làm được như vậy. Kết quả là vào năm 2006, Sao Diêm Vương, Eris và tiểu hành tinh lớn nhất, Ceres , đã được IAU phân loại lại thành các hành tinh lùn. Hai hành tinh lùn nữa, Haumea và Makemake, được phát hiện trong Vành đai Kuiper vào năm 2008. 

Các nhà thiên văn học hiện đang xem xét lại tình trạng của Haumea là một hành tinh lùn. Vào năm 2017, khi vật thể đi qua giữa Trái đất và một ngôi sao sáng, các nhà khoa học nhận ra rằng nó có hình dạng thon dài hơn là hình tròn. Độ tròn là một trong những tiêu chí của một hành tinh lùn, theo định nghĩa của IAU . Hình dạng thon dài của Haumea có thể là kết quả của việc nó quay nhanh; một ngày trên đối tượng chỉ kéo dài khoảng bốn giờ.

"Tôi không biết liệu điều này có thay đổi định nghĩa [về hành tinh lùn] hay không," Santos Sanz, nhà thiên văn học tại Instituto de Astrofísica de Andalucía ở Granada, Tây Ban Nha . "Tôi nghĩ có lẽ là có, nhưng có lẽ sẽ mất thời gian."

hành tinh chín

Planet Nine là một thế giới giả định được cho là quay quanh mặt trời ở khoảng cách xa hơn khoảng 600 lần so với quỹ đạo của Trái đất và xa hơn khoảng 20 lần so với quỹ đạo của Sao Hải Vương. (Quỹ đạo của sao Hải Vương cách mặt trời 2,7 tỷ dặm ở điểm gần nhất.) 

Các nhà khoa học đã không thực sự nhìn thấy Planet Nine . Sự tồn tại của nó được suy ra từ các hiệu ứng hấp dẫn quan sát được trên các vật thể khác trong Vành đai Kuiper. Các nhà khoa học Mike Brown và Konstantin Batygin tại Viện Công nghệ California ở Pasadena đã mô tả bằng chứng về Hành tinh thứ Chín trong một nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Thiên văn năm 2016. 

Nếu có một thế giới khác ngoài kia, các nhà thiên văn học Scott Sheppard, thuộc Viện Khoa học Carnegie ở Washington, DC, và Chadwick Trujillo, thuộc Đại học Bắc Arizona, có thể sẽ sớm tìm thấy nó. Cặp đôi đã dành sáu năm qua để nghiên cứu sâu nhất về các vật thể mờ ở rìa hệ mặt trời, sau khi đề xuất sự tồn tại của Hành tinh X, một hành tinh lùn nhỏ ngoài Sao Diêm Vương, vào năm 2014(mở trong tab mới). 

Cho đến nay, Sheppard và Trujillo đã tìm thấy 62 vật thể ở xa, chiếm khoảng 80% tổng số vật thể ở rìa hệ thống. Năm ngoái, hai người đã phát hiện ra hành tinh lùn 2015 TG387 , có biệt danh là "Yêu tinh" và KBO xa nhất từng được báo cáo, 2018 VG18 , có biệt danh là "FarOut". Vào tháng 2 năm 2019, Sheppard đã thông báo không chính thức về việc phát hiện ra một vật thể ở xa hơn nữa, được gọi một cách không chính thức là "FarFarOut".

"Những vật thể xa xôi này giống như những mẩu bánh mì dẫn chúng ta đến Hành tinh X," Sheppard nói trong một tuyên bố . "Chúng ta càng tìm thấy nhiều trong số chúng, chúng ta càng hiểu rõ hơn về hệ mặt trời bên ngoài và hành tinh có thể mà chúng ta nghĩ đang định hình quỹ đạo của chúng - một khám phá sẽ xác định lại kiến ​​thức của chúng ta về sự tiến hóa của hệ mặt trời."

Chuyến thăm từ Chân trời mới 

Do kích thước nhỏ và vị trí xa xôi, các vật thể trong Vành đai Kuiper là một thách thức để phát hiện từ Trái đất. Các phép đo hồng ngoại từ kính viễn vọng Spitzer trên không gian của NASA đã giúp xác định kích thước của các vật thể lớn nhất.

Để có cái nhìn thoáng hơn về những thứ còn sót lại từ xa này từ sự ra đời của hệ mặt trời, NASA đã khởi động sứ mệnh Chân trời mới . Tàu vũ trụ đã đến Sao Diêm Vương vào năm 2015 và tiếp tục với mục đích kiểm tra nhiều KBO. Vào ngày 1 tháng 1 năm 2019, New Horizons bay ngang qua vật thể Vành đai Kuiper có tên là 2014 MU69.

Những hình ảnh đầu tiên chụp MU69 gợi ý cấu hình giống như người tuyết , với hai quả bóng tròn dính vào nhau. Những hình ảnh này dường như xác nhận ý tưởng về sự bồi tụ đá cuội - một lý thuyết về sự hình thành hành tinh cho thấy các vật thể băng giá và đá nhỏ trong hệ mặt trời đang dần bị lực hấp dẫn kéo lại với nhau.

Tuy nhiên, những hình ảnh được công bố một tháng sau khi bay ngang qua cho thấy cặp đôi này phẳng hơn so với suy nghĩ ban đầu, giống như hai miếng bánh hamburger hơn là quả cầu tuyết. Sự hình thành của họ vẫn còn là một bí ẩn.

Alan Stern, điều tra viên chính của New Horizons, cho biết: “Những hình ảnh mới đang tạo ra những câu đố khoa học về cách một vật thể như vậy có thể được hình thành . "Chúng tôi chưa bao giờ nhìn thấy thứ gì như thế này quay quanh mặt trời."

MU69 có thể không phải là đối tượng cuối cùng mà New Horizons ghé thăm. Nhóm nghiên cứu đã nói rằng tàu vũ trụ có đủ nhiên liệu để bay bằng một KBO khác . NASA sẽ cần phê duyệt một nhiệm vụ mở rộng nhưng việc đến thăm một vật thể khác sẽ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về Vành đai Kuiper.

Stern cho biết trong một webcast vào tháng 12 năm 2018: “Chúng tôi có nhiên liệu và tàu vũ trụ vẫn khỏe mạnh. Vì vậy, tôi nghĩ rằng có một tương lai tươi sáng phía trước”.