История открытия

После открытия Плутона многие учёные полагали, что он не единственный в своём роде объект. Различные предположения по поводу области космоса, ныне известной как пояс Койпера, выдвигались в течение нескольких десятков лет, однако первое прямое доказательство его существования было получено только в 1992 году. Так как гипотезы о природе пояса Койпера, предшествовавшие его открытию, были весьма многочисленны и разнообразны, то трудно сказать, кто именно первым выдвинул подобную гипотезу.

Первым астрономомв 1930 году, выдвинувшим предположение о существовании транснептуновой популяции, былФредерик Леонард. В 1943 году, в статье Журнала Британской астрономической ассоциации,Кеннет Эджвортпредположил, что в области космоса за орбитой Нептуна первичные элементы туманности, из которойсформировалась Солнечная система, были слишком рассеяны для того, чтобы уплотниться в планеты. Исходя из этого, он пришёл к выводу, что «внешняя область Солнечной системы за орбитами планет занята огромным количеством сравнительно небольших тел» и что время от времени одно из этих тел «покидает своё окружение и появляется как случайный гость внутренних областей Солнечной системы», становяськометой.

В 1951 году, в статье для журнала Астрофизика, Джерард Койперпредположил, что подобный диск образовался на ранних этапах формирования Солнечной системы; однако он не считал, что такой пояс сохранился и до наших дней. Койпер исходил из распространённого для того времени предположения о том, что размерыПлутонаблизки к размерам Земли и потому Плутон рассеял эти тела к облаку Оорта или вообще из Солнечной системы. Если бы гипотеза Койпера оказалась верной, то пояс Койпера не находился бы там, где мы его сейчас наблюдаем.

В последующие десятилетия гипотеза принимала много различных форм: например, в 1962 году физик Алистер Кемеронвыдвинул гипотезу о существовании «огромной массы мелкого материала на окраине Солнечной системы», а позднее, в 1964 году,Фред Уипплпредположил, что «кометный пояс» может быть достаточно массивным, чтобы вызвать заметные возмущения в орбитальном движенииУрана.Наблюдения, однако, исключили эту гипотезу.

В 1977 году Чарльз Ковальоткрыл ледяной планетоидХирон, орбита которого расположена между Сатурном и Ураном. Сегодня известно, что на орбитах между Юпитером и Нептуном существует целая популяция кометоподобных небесных тел, именуемых «кентаврами». Орбиты кентавров непостоянны и имеют динамические времена жизни в несколько миллионов лет. Поэтому со времён открытия Хирона астрономы предполагали, что популяция кентавров должна пополняться из какого-то внешнего источника.

Новые доказательства в пользу существования пояса Койпера были получены в ходе исследования комет. Давно было известно, что кометы обладают конечным временем жизни. Когда они приближаются к Солнцу, его высокая температура испаряетлетучие вещества с их поверхности в открытый космос, постепенно уничтожая их. Чтобы не исчезнуть задолго до современного этапа жизни Солнечной системы, эта популяция небесных тел должна постоянно пополняться. Предполагают, что одна из областей, из которой идёт такое пополнения – это «облако Оорта», сферический рой комет, простирающийся более чем на 50000а. е.от Солнца, гипотеза о существование которого была впервые выдвинутаЯном Оортомв 1950 году. Считается, что в этой области возникают долгопериодические кометы – такие, например, каккомета Хейла-Боппас периодом обращения в тысячелетия.

Однако есть и другая группа комет, известная как короткопериодическиеили «периодические» кометы – например,комета Галлеяс периодом обращения менее 200 лет. К 1970-м годам темпы открытия новых короткопериодических комет стали все хуже и хуже согласовываться с предположением о том, что они происходят только изоблака Оорта. В 1988 году группа канадских астрономов провела серию компьютерных моделирований с целью определить, все ли короткопериодические кометы прибыли из облака Оорта. Они обнаружили, что далеко не все короткопериодические кометы могли происходить из этого облака – в частности, потому, что они группируются вблизи плоскостиэклиптики, тогда как кометы облака Оорта прилетают практически из любой области неба. После того, как описанный Фернандесом пояс был добавлен в расчёты, модель стала соответствовать наблюдениям. Тремен назвал эту гипотетическую область космоса «поясом Койпера».

После создания первых карт области пространства за Нептуном исследования показали, что зона, теперь называемая поясом Койпера, не является местом происхождения короткопериодических комет. На самом деле они образуются в другой, похожей области, которую называют «рассеянный диск». Рассеянный диск образовался в те времена, когда Нептун мигрировал ко внешним границам Солнечной системы в область, позднее ставшей поясом Койпера, которая тогда была значительно ближе к Солнцу, и оставил за собой семейство динамически стабильных объектов, на движение которых он никак не может воздействовать (собственно пояс Койпера), а также отдельную группу объектов, перигелии которых достаточно близки к Солнцу для того, чтобы Нептун мог возмущать их орбиты (рассеянный диск). Поскольку рассеянный диск динамически активен, тогда как пояс Койпера динамически стабилен, первый сегодня считается наиболее вероятным источником короткопериодических комет.