حزام كايبر: أقصى حدود النظام الشمسي

في ٣٠ آب/ أغسطس ١٩٩٢ اكتشف أول جسم في حزام كايبر بعد بلوتو وشارون. وسمي ذلك الجسم 1992 QB1. ومنذ ذلك الوقت اكتشفت آلاف الأجسام المشابهة في حزام كايبر. لنقرأ عن حزام كايبر: أقصى حدود النظام الشمسي.

ما هو حزام كايبر؟

حزام كايبر منطقة حلقية الشكل تتوضع ما وراء مدار نبتون. وتمتد بين ٣٠ إلى ٥٥ وحدة فلكية بعداً عن الشمس. ويحوي حزام كايبر ملايين الأجسام الجليدية التي يعتقد أنها من بقايا تكوّن النظام الشمسي.

ومع ضخامة هذا الحزام، إلا أن الكتلة الإجمالية لكل الأجسام فيه تعادل تقريباً ١٠٪ من كتلة الأرض.

من اكتشف حزام كايبر؟

يسمى حزام كايبر أحياناً حزام كايبر- إيدجورث. وذلك تيمناً بعالمي الفلك جيرارد كايبر وكينيث إيدجورث. وعلى أي حال، لم يكتشف أي منهما هذا الحزام.

تعود فكرة وجود قرص من الأجسام الجليدية ما وراء نبتون في الواقع إلى النصف الأول من القرن العشرين. فمنذ اكتشاف بلوتو عام ١٩٣٠ افترض العلماء احتمال وجود أجسام فضائية أخرى قربه.

وفي عام ١٩٤٣ أشار عالم الفضاء الإيرلندي كينيث إيدجورث أن المنطقة الخارجية من النظام الشمسي تتكون من عدد كبير من الأجسام الصغيرة نسبياً. وهذا كان ما ساهم به في اكتشاف حزام كايبر فحسب.

وفي عام ١٩٥١، كان لدى العالم الهولندي جيرارد كايبر فرضية مشابهة عن حزام من الأجسام بعد مدار نبتون. ولكن الحقيقة المضحكة أن كايبر افترض عدم وجود هذا الحزام.

وذلك لأنه اعتقد أن جاذبية بلوتو قد أسهمت في تشتيت الأجسام في هذا الحزام إلى سحابة أورت.

واستمر التفكير في هذه المنطقة الافتراضية لعقود. إلى أن جاء عام ١٩٩٢ حين تمكن عالما الفضاء ديفيد جيويت وجين لو بعد ٥ سنوات من البحث من اكتشاف أول جسم في هذا الحزام.

سمي الجسم 1992 QB1 ولاحقاً ١٥٧٦٠ ألبيون. وبعد ستة أشهر وجدا الجسم الثاني المسمى 1993FW.

إذا لربما كان يجب أن تسمى هذه المنطقة حزام جيويت_لو. فعلى الأقل اعتقد هذان أن الحزام موجود.

كيف تشكل حزام كايبر؟

قبل ٤.٦ مليار سنة تشكل النظام الشمسي من سحابة من الغاز والغبار تسمى السديم الشمسي. واندمجت معظم مكونات السديم لتكوين الشمس والكواكب. في حين بقي جزء منها بصورة أجسام فضائية صغيرة.

فأجسام حزام كايبر ليست إلا من هذه البقايا الناتجة عن تشكل النظام الشمسي. وحزام كايبر حاله مثل حال حزام الكويكبات بين المشتري والمريخ. فلولا وجود كوكب ضخم بجانب كل منهما لأصبح كل منهما كوكب.

إذ لم تسمح جاذبية نبتون الهائلة لقطع الضخور الصغيرة بأن تتحد لتشكل جسماً أكبر.

أجسام حزام كايبر

تسمى الأجسام الموجودة في حزام كايبر أجسام حزام كايبر أو أجسام ما وراء نبتون. ووفقاً لناسا، يعرف العلماء مل يقارب ٢٠٠٠ جسم منها.

وعلى خلاف أجسام حزام الكويكبات الرئيسي التي تتكون بغالبها من الصخور، أجسام حزام كايبر بمعظمها جليدية، تتكون من ميثان متجمد ونشادر متجمد وماء متجمد. كما يمكن أن تظهر طيفاً واسعاً من الألوان، بدءاً من الأحمر إلى الأزرق فالأبيض.

وتتراوح أقطار أجسام حزام كايبر بين قطر صخور كبيرة إلى قطر يتجاوز ٢٠٠٠ كم. وأكبر أجسام حزام كايبر هي ٤ كواكب قزمة: بلوتو (٢٣٧٦ كم) وإيريس (٢.٣٢٦ كم) وماكيماكي (١٤٣٠ كم) وهاوميا (١٦٣٢ كم).

كما يحتوي العديد من الأجسام المرشحة أن تكون كواكب قزمة. ومنها أوركوس وكواوار وجونجونج وسيندا.

تملك الكواكب القزمة الأربعة بالإضافة إلى كواوار وجونجونج أقماراً تدور حولها. حتى أن هاوميا يملك حلقة حوله.

كما يوجد في حزام كايبر العديد من الثنائيات -جسمان يدوران حول مركز ثقل واحد- ولعل أشهرها ثنائية بلوتو-شارون.

كما يعتقد أن حزام كايبر مصدر المذنبات. إذ أنها تنشأ نتيحة دفع جاذبية نبتون بعض قطع الحزام المتصادمة باتجاه الشمس. وينشأ عن حزام كايبر المذنبات ذات المدة القصيرة، والتي تستغرق أقل من ٢٠٠ عام للدوران حول الشمس.

حزام كايبر والكوكب التاسع

قادت دراسة أجسام حزام كايبر إلى فرضية جديدة مثيرة للاهتمام. إذ رصد العالمان كوستانتين باتيجين ومايك براون عدة أجسام من حزام كايبر ولاحظا تجمعاً غريباً لمداراتها.

وفي عام ٢٠١٦ طرح العالمان نظريتهما ألا وهي: إن مدارات هذه الأجسام الفريدة يمكن تفسيرها بالتأثير الثقالي لكوكب غير معروف يقع بعيداً وراء بلوتو. وسميت هذه الفرضية فرضية الكوكب التاسع.

وقد يكون له كتلة أعلى بـ ٥ إلى ١٠ مرات من كتلة الأرض، وزمن مداري يبلغ ١٠ آلاف سنة أرضية. ومع أن هذا الكوكب لم يكتشف بعد إلا أن العلماء مازالوا يبحثون.

 

ما المركبات التي زارت حزام كايبر؟

المسبار الوحيد الذي درس حزام كايبر عن قرب هو نيوهورايزنز التابع لناسا. إذ أطلق عام ٢٠٠٦ وحلق بجانب بلوتو عام ٢٠١٥. وفي عام ٢٠١٩ استكشف جسماً آخر في حزام كايبر يسمى أروكوث وأصبح أبعد جسم تصله مركبة فضاء في النظام الشمسي.

وحالياً لا يوجد خطط لمهمات أخرى نحو حزام كايبر. إلا أن العلماء يفكرون في احتمال إرسال مسبارات إلى ماكيماكي أو هاوميا في المستقبل القريب.

ما هو أكبر جسم في حزام كايبر؟

أكبر جسم في حزام كايبر هو الكوكب القزم بلوتو. ويبلغ قطر بلوتو ٢٣٧٦ كم. ويليه الكوكب القزم إيريس ذو القطر البالغ ٢٣٢٦ كم.

كم عدد الكواكب الموجودة في حزام كايبر؟

نظراً لتأثير جاذبية نبتون لا يوجد كواكب في حزام كايبر. ولكنه يحوي ٤ من الكواكب الخمسة القزمة كما ذكرنا. والكوكب القزم الخامس هو سيريس ويقع في حزام الكويكبات.

كم تستغرق الرحلة للوصول إلى حزام كايبر؟

استغرق نيوهورايزن التابعة لناسا ٩ سنوات ونصف للوصول إلى بلوتو. وكانت تتحرك بسرعة ٥٨.٥٨٠ كم في الساعة. وسافرت مسافة تبلغ ٥ مليار كم تقريباً. وفي وقت بناء نيوهورايزنز كانت أسرع مركبة حينها.

ما الفرق بين سحابة أورت وحزام كايبر؟

سحابة أورت كما حزام كايبر تحوي كمية ضخمة من الأجسام الجليدية. إلا أنها منطقة أبعد من حزام كايبر. وستستغرق المركبات الفضائية ٣٠٠ عام للوصول إلى حدوده الداخلية.

كما أن سحابة أورت ليست قرصاً بل غلافاً كروياً هائلاً يحيط بكامل النظام الشمسي. وتحوي مليارات الأجسام. ويعتقد أنها مصدر معظم المذنبات طويلة المدة.

ملخص المقال

يتحدث المقال عن حزام كايبر: أقصى حدود النظام الشمسي.
وحزام كايبر حلقة واسعة من الأجسام الجليدية التي تقع بعد مدار نبتون. وهو موطن للكوكب القزم بلوتو وغيره من الكواكب القزمة. والمفارقة أن حزام كايبر سمي باسم الشخص الذي قال بعدم وجوده!

قادت دراسة حزام كايبر إلى ظهور نظرية الكوكب التاسع ومازال البحث مستمراً.
وزارته مركبة نيوهورايزنز التابعة لناسا عام ٢٠١٥. ويأتي بعده سحابة أورت، وهي غلاف كروي. ويعتقد أنها مصدر معظم المذنبات طويلة المدة.

المصدر

هنا