کمربند کویپر؛فراتر از نپتون

کمربند کویپر (Kuiper Belt) منطقه ای در منظومه‌ی شمسی است که در فاصله‌ی میان تقریباً ۳۰ تا ۵۰ واحد نجومی (AU) از خورشید، پس از مدار نپتون قرار دارد. این ناحیه شامل میلیاردها جرم کوچک یخی و سنگی است که بقایای دوران اولیه‌ی تشکیل منظومه‌ی شمسی محسوب می‌شوند.

اجرام کمربند کویپر از نظر ساختاری

ساختار اجرام تشکیل دهنده‌ی کمربند کویپر از نظر دینامیک به سه بخش تقسیم می‌شوند:

1. اجرام ساده‌ی کمربند (Classical KBOs):
   دارای مدار های نسبتاً پایدار و نزدیک به دایره هستند(نسبت به دیگر اجرام) و معمولاً در فاصله‌ی بیش از چهل واحد نجومی از خورشید یافت می شوند. (مثل ماکی ماکی و هائومیا)

2. اجرام رِزونانسی کمربند (Resonant KBOs):
رزونانس مداری زمانی اتفاق می‌افتد که اجرام در حال گردش، به‌طور منظم و یکنواخت، تحت تأثیر گرانشی دوره‌ای یکدیگر قرار گیرند.

برای مثال اقمار گالیله‌ای مشتری با هم در رزونانس مداری هستند. به شکل توجه کنید:

مثلا قمر اروپا در هر گردش به دور مشتری، دو بار با قمر آیو هم خط می شود ولی قمر گانیمید در هر دور مجموعاً چهار بار با اروپا و آیو هم خط می شود که به ترتیب رزونانس های 2:1 و 4:1 به آنها نسبت داده می شود.

در کمربند کویپر نیز اجرام رزونانسی محبوبی وجود دارند. مانند پلوتو که با نپتون رزونانس 2:3 دارد. یعنی در هر سه دور تکمیل مدار خود، دو بار با نپتون هم خط می شود.

تصویری از پلوتو و قمرش، شارون 

3. اجرام پراکنده‌ی کمربند (Scattered Disk Objects):
این اجرام کمربند کویپر مدار های بیضوی بسیار کشیده دارند و احتمالا در اثر برهم‌کنش گرانشی با نپتون از کمربند اصلی دور شده‌اند. از معروف ترین این اجرام می توان به خرده سیّاره‌ی اِریس اشاره کرد:

مطالعاتی در حوزه‌ی طیف‌شناسی اجرام کمربند کویپر نشان می دهند که بیشتر آنها از مخلوط یخ آب، متان، آمونیاک و برخی ترکیبات آلی تشکیل شده اند.
میانگین دمای سطح اجرام در این بخش حدود 50 درجه‌ی کلوین(حدود 223- درجه‌ی سانتی‌گراد) است.

خورشید(و به طور کلی ستاره ها) در زمان تشکیل، طوفان های بسیار پر قدرت انرژی را به فضای میان سیّاره‌ای (البته در آن زمان سیّارات هنوز تشکیل نشده بودند) می‌فرستاد و این باعث می‌شود ذرّات ریزتر و سبک‌تر منظومه به جایی دورتر از خورشید هدایت شوند و فقط ذرّات سنگین‌تر باقی بمانند. به همین دلیل است که بیشتر اجرام کمربند کویپر از یخ و منجمدات سبک دیگر تشکیل شده‌اند.
همچنین، بسیاری از دنباله‌دار های کوتاه برد منظومه، از کمربند کویپر سرچشمه می‌گیرند.

بررسی ویژگی های اجرام شاخص کمربند کویپر:

پلوتو:

پلوتو حدود 39.5 واحد نجومی از خورشید فاصله دارد و با قطری حدود 2376 کیلومتر بزرگترین جرم کمربند کویپر به شمار می‌رود. برای پلوتو تاکنون پنج قمر پیدا شده است که بزرگترین آنها شارون با قطری بیش از نصف پلوتو است.

اریس:
اریس با قطر 2326 کیلومتر تنها 50 کیلومتر از پلوتو کوچکتر است(قطر آن) و فاصله‌ی آن از خورشید حدود 68 واحد نجومی است. با این حال 1.3 برابر پلوتو جرم دارد. اریس یک قمر به نام دینسومیا نیز دارد

هائومیا:

به نظر برخی اخرشناسان یکی از عجیب ترین اجرام کشف شده در منظومه است:
سرعت چرخش هائومیا به دور خودش تنها 3.9 ساعت است و به دلیل چرخش سریع، شکل آن بیضوی شده است. با این وضیعت هائومیا دو قمر و یک حلقه‌ی نازک هم دارد که در سال 2017 کشف شده است. این حلقه در فاصله‌ای حدود 2287 کیلومتر از مرکز جرم مجموعه قرار دارد.
هائومیا در فاصله‌ی 43 واحد نجومی از خورشید واقع شده است و بلندترین قطر آن 1632 کیلومتر است(به دلیل بیضوی بودن تنها یک اندازه برای قطر ندارد)
هائومیا همانند اریس نسبت به دیگر اجرام کمربند کویپر بسیار درخشان است و آن هم به دلیل وجود یخ آب در سطح آن است.

ماکی ماکی:

حدود 1430 کیلومتر قطر دارد و در فاصله ی 46 واحد نجومی از خورشید قرار گرفته است. ماکی مایک همچنین قمری تنها به قطر 160 کیلومتر دارد!

جمع‌بندی:
برخی از سیّاره‌های کوتوله‌ی کمربند کویپر، اجرامی بسیار شگفت‌انگیز هستند که هر کدام تاریخچه‌ای خاص از شکل‌گیری منظومه‌ی شمسی را ارائه می‌دهند
وجود اقمار، درخشندگی های متفاوت و حتی حلقه در برخی از آن‌ها  نشان می‌دهد که این منطقه بسیار پویاتر از آن چیزی است که معمولاً تصوّر می‌کنیم.