کمربند کویپر چیست؟ هرآنچه درباره حاشیه کمتر کاوش‌شده منظومه شمسی می‌دانیم

کوچک‌ترین جرم شناخته‌شده‌ی کمربند کویپر که در نور مرئی دیده شده، قطری برابر با تنها ۹۷۵ متر دارد و در فاصله‌ی ۶٫۷ میلیارد کیلومتری مشاهده شده است؛ اما برخورد دائمی این اجرام با یکدیگر باعث شده که کمربند کویپر مملو از خرده‌قطعات کوچک‌تری باشد.

رنگ و بازتاب سطح اجرام کمربند کوییپر (KBOها) متغیر است. مثلاً پلوتو حدود ۶۰٪ از نور خورشیدی که به آن می‌تابد را بازتاب می‌دهد، در حالی که زمین تنها ۱۰٪ از نور خورشید را بازتاب می‌دهد.

برخی دیگر از KBOها دارای سطح‌های تیره‌تر با بازتابندگی بین ۲۰٪ تا تنها ۴٪ هستند. بر اساس یافته‌های آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز، تیره‌ترین این اجرام ممکن است غنی از پلیمرهای پیچیده‌ی کربن‌دار باشند. تصور می‌شود رنگ اجرام کمربند کویپر از خاکستری تیره تا قرمز متغیر باشد که این تفاوت به دلیل ترکیب‌های شیمیایی متنوع آن‌ها و روند تکاملشان است؛ هرچند تعیین این ویژگی‌ها در آن فاصله‌ی بسیار زیاد دشوار است.

این اجرام همچنین در اشکال مختلفی دیده می‌شوند که عجیب‌ترین آن‌ها احتمالاً جرم (486958) 2014 MU69 یا «آروکوت» است( واژه‌ای از زبان پووهاتان/آلگونکویین به معنی «آسمان») که به دلیل شکل خاصش به آن «آدم‌برفی فضایی» نیز گفته می‌شود.

شاید بدنام‌ترین جرم فرضی منظومه شمسی «سیاره X» یا «سیاره ۹» باشد که پس از تنزل رتبه‌ی پلوتو به سیاره‌ی کوتوله مطرح شد. این سیاره که گفته می‌شود در فاصله‌ای بسیار دورتر از پلوتو قرار دارد احتمالا سیاره‌ای در ابعاد نپتون با مداری بسیار کشیده است.

مدرک اصلی برای وجود سیاره ۹ که در سال ۲۰۱۵ پیشنهاد شد، مدار غیرمعمول برخی KBOهای کوچک در حاشیه‌ی کمربند کویپر است. ممکن است این رفتار مداری ناشی از تأثیر گرانشی جرم بزرگی ناشناخته باشد، اما فراتر از این شواهد، مدارک کمی وجود دارد و موضوع همچنان بحث‌برانگیز است.

به نظر می‌رسد کمربند کویپر امروز خلوت‌تر از گذشته است. به نقل از دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس (UCLA) ، مشاهدات کمربند کویپر باعث توسعه‌ی “مدل نیس” شده است که نشان می‌دهد جرم کنونی این کمربند، حدود ۰٫۱ برابر جرم زمین، بسیار بیشتر از آن است که توانسته باشد طی عمر منظومه شمسی از طریق تجمع ذرات رشد کرده باشد.

بنابراین ممکن است کمربند کویپر زمانی حاوی ماده‌ای معادل ۱۰ یا حتی ۱۰۰ برابر جرم زمین بوده باشد؛ چیزی حدود ۱۰۰ تا ۱٬۰۰۰ برابر بیشتر از جرم امروزی آن. کاهش این جرم احتمالاً ناشی از تغییرات مداری سیارات بزرگ یعنی مشتری، زحل، اورانوس و نپتون بوده است.

طبق گفته ناسا، هنگامی که اورانوس و نپتون توسط مشتری و زحل به سمت بیرون منظومه رانده شدند، مسیر بسیاری از اجرام یخی به سمت داخل منحرف شد. جاذبه‌ی عظیم مشتری بسیاری از این اجرام را به لبه‌ی منظومه شمسی پرتاب کرد که احتمالاً ابر اورت را شکل داد یا حتی برخی را کاملاً از منظومه خارج کرد.

ناسا اضافه می‌کند که کمربند کویپر هنوز هم در حال فرسایش است. اجرام در آن با هم برخورد کرده و خرده‌قطعات کوچکی می‌سازند که باز هم با هم برخورد کرده و آن‌ها را به گرد و غبار تبدیل می‌کنند. این گرد و غبار سپس توسط جریان‌های ذرات باردار خورشیدی که باد خورشیدی نام دارند از منظومه شمسی خارج می‌شود.

• کمربند کویپر ممکن است صدها هزار جرم یخی داشته باشد که اندازه آن‌ها از تکه‌های کوچک یخ تا اجرامی با قطر بیش از ۱۰۰ کیلومتر متغیر است.
• ستاره‌شناسان مسیر بیشتر دنباله‌دارهای کوتاه‌دوره را تا منشاء آن‌ها در کمربند کویپر ردیابی کرده‌اند. این دنباله‌دارها دارای دوره‌های مداری کمتر از ۲۰۰ سال هستند.
• ممکن است بیش از یک تریلیون هسته دنباله‌دار در بخش اصلی کمربند کویپر وجود داشته باشد.
• بزرگ‌ترین اجرام کمربند کویپر شامل پلوتو، کوآئوار (Quaoar)، ماکی‌ماکی (Makemake)، هائومیا (Haumea)، ایکسیون (Ixion) و وارونا (Varuna) هستند. این اجرام اغلب با عنوان اجرام فراتر از نپتون (Trans-Neptunian Objects یا TNOs) نیز شناخته می‌شوند.
• اولین مأموریت به کمربند کویپر و فراتر از آن، در ژوئیه ۲۰۱۵ از کنار پلوتو عبور خواهد کرد. این مأموریت نیوهورایزنز نام دارد.
• ستاره‌شناسان ساختارهایی مشابه کمربند کویپر منظومه شمسی را در اطراف دست‌کم ۹ ستاره دیگر یافته‌اند. تلسکوپ فضایی هابل، دیسک‌هایی را در اطراف ستاره‌های HD 138664 در صورت فلکی گرگ (Lupus) و HD 53143 در صورت فلکی شاه‌تخته (Carina) تصویربرداری کرده است.
• یخ‌های موجود در کمربند کویپر به دوران شکل‌گیری منظومه شمسی بازمی‌گردند و سرنخ‌هایی از شرایط موجود در سحابی اولیه خورشیدی در خود دارند.