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 کوچک‌تر باشد.

رنگ و بازتاب سطح اجرام کمربند کوییپر (KBO-ها) متغیر است. مثلاً پلوتو حدود ۶۰ درصد از نور خورشیدی را که به آن می‌تابد، بازتاب می‌دهد، در حالی که فقط ۱۰ درصد از نور خورشید از زمین بازتابیده می‌شود.

برخی دیگر از KBO-ها دارای سطح‌های تیره‌تر با بازتابندگی بین ۲۰ درصد تا تنها ۴ درصد هستند. براساس یافته‌های آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز، تیره‌ترین این اجرام ممکن است غنی از پلیمرهای پیچیده‌ی کربنی 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.

اجرام کمربند کویپر همچنین در اشکال مختلفی دیده می‌شوند که عجیب‌ترین آن‌ها احتمالاً جرم آروکوت (با نام سابق آلتیما تولی و 2014 MU69) است که به دلیل شکل خاصش «آدم‌برفی فضایی» نیز نامیده می‌شود.

شاید عجیب‌ترین جرم فرضی منظومه شمسی، «سیاره ایکس» یا «سیاره نهم» باشد که وجود آن پس از تنزل جایگاه پلوتو به سیاره‌ی کوتوله، مطرح شد. این سیاره که گفته می‌شود در فاصله‌ای بسیار دورتر از پلوتو قرار دارد، احتمالا دنیایی در اندازه‌ی نپتون با مداری بسیار کشیده است.

مدرک اصلی برای وجود سیاره نهم که در سال ۲۰۱۵ پیشنهاد شد، مدار غیرمعمول برخی KBO-های کوچک در حاشیه‌ی کمربند کویپر است. احتمال می‌رود این رفتار مداری ناشی از تأثیر گرانشی جرم بزرگی ناشناخته باشد. اما فراتر از این مدرک، شواهد کمی از سیاره نهم وجود دارد و این 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 ابداع «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 درطول عمر منظومه شمسی از طریق تجمع ذرات رشد کرده باشد.

بنابراین ممکن است کمربند کویپر زمانی حاوی جسمی معادل ۱۰ یا حتی ۱۰۰ برابر جرم زمین بوده باشد؛ بدین معنا که حدود صد تا هزار برابر بیشتر از امروز جرم داشته است. 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. گرانش عظیم مشتری بسیاری از این اجرام را به لبه‌ی منظومه شمسی پرتاب کرد. این اجرام احتمالاً ابر اورت را شکل دادند یا حتی برخی از آن‌ها کاملاً از منظومه بیرون افتادند.

ناسا می‌گوید کمربند کویپر همچنان در حال فرسایش است. اجرام در آن با هم برخورد می‌کنند و خرده‌قطعات کوچکی می‌سازند که باز هم با یکدیگر برخورد می‌کنند و به گردوغبار تبدیل می‌شوند. این گردوغبار 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) شناخته می‌شوند.
• اولین فضاپیمایی که تاکنون از یک جرم واقع در کمربند کویپر بازدید کرده، کاوشگر نیوهورایزنز ناسا است که در سال ۲۰۱۵ از کنار پلوتو پرواز کرد.
• ستاره‌شناسان ساختارهایی مشابه کمربند کویپر منظومه شمسی را در اطراف دست‌کم ۹ ستاره دیگر یافته‌اند. تلسکوپ فضایی هابل از دیسک‌هایی 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.