Vành đai Kuiper là gì?

Bài viết dưới đây sẽ mang đến cho các bạn những kiến thức về vành đai Kuiper trong Hệ Mặt trời, mời các bạn cùng tham khảo?

Vành đai Kuiper là gì?

Vành đai Kuiper là các vật thể của hệ Mặt Trời nằm trải rộng từ phạm vi quỹ đạo của Hải Vương Tinh (khoảng 30 AU) tới 44 AU từ phía Mặt Trời, quỹ đạo nằm gần với mặt phẳng hoàng đạo.

Các thiên thể trong vành đai Kuiper được nói đến bởi IAU như là các thiên thể ngoài Hải Vương Tinh có thể có hình dạng gần giống các tiểu hành tinh.

Ranh giới ngoài của vành đai Kuiper không được xác định một cách tùy tiện. Trái lại, dường như có sự suy giảm rõ ràng và thực tế về mật độ các thiên thể nằm ngoài phạm vi đã chọn. Đôi khi nó còn được nói đến như là "lỗ hổng Kuiper" hay "vách Kuiper". Nguyên nhân cho các tên gọi này là một điều bí mật, một trong các giải thích khả dĩ có thể là do giả thuyết cho rằng có thiên thể kích cỡ tương tự như Trái đất hay sao Hỏa chạy qua các mảnh vỡ.

Ranh giới ngoài của vành đai Kuiper không được xác định một cách tùy tiện.

Vành đai Kuiper gồm những mảnh vỡ, giống với vành đai các tiểu hành tinh, nhưng được tạo thành chủ yếu từ băng và rộng lớn hơn, đồng thời nằm ở vị trí xa hơn khoảng giữa 30AU và 50 AU từ Mặt Trời, tức là bắt đầu từ Sao Hải Vương trở ra. Vùng này được cho là nơi khởi nguồn của những sao chổi ngắn hạn, như sao chổi Halley. Mặc dù người ta ước tính có khoảng 70.000 vật thể ở vành đai Kuiper có đường kính lớn hơn 100km, nhưng tổng khối lượng của vành đai Kuiper vẫn rất nhỏ, có lẽ tương đương hay hơi lớn hơn khối lượng Trái Đất. Nhiều vật thể ở vành đai Kuiper có quỹ đạo bên ngoài mặt phẳng hoàng đạo.

Sao Diêm Vương, "cựu hành tinh" nhỏ nhất trong Hệ Mặt trời được coi là một phần của vành đai Kuiper. Giống như những vật thể khác trong vành đai, nó có quỹ đạo lệch tâm, nghiêng 17 độ so với mặt phẳng hoàng đạo và ở phạm vi từ 29,7 AU ở điểmcận nhật đến 49,5 AU ở điểm viễn nhật.

Các vật thể thuộc vành đai Kuiper có quỹ đạo giống với Sao Diêm Vương được gọi là thiên thể kiểu sao Diêm Vương. Các vật thể khác có quỹ đạo tương tự nhau cũng được gộp thành nhóm. Những vật thể còn lại của vành đai Kuiper với các quỹ đạo "truyền thống" hơn, được xếp vào loại Cubewanos (hay thiên thể ngoài Hải Vương Tinh truyền thống).

Vành đai Kuiper có một khoảng trống rất rõ ràng. Ở khoảng cách 49 AU đến Mặt Trời, số lượng các vật thể được quan sát thấy giảm sút rõ rết, tạo nên "Vách Kuiper" và hiện vẫn chưa biết nguyên nhân của nó. Một số người cho rằng một thứ gì đó phải tồn tại ở phía ngoài vành đai và đủ lớn tới mức quét sạch mọi mảnh vỡ còn lại, có lẽ lớn như Trái Đất hay Sao Hoả. Tuy nhiên, quan điểm này vẫn còn gây tranh cãi.

Nguồn gốc của vành đai Kuiper

Các mô phỏng trên máy tính hiện đại chỉ ra rằng vành đai Kuiper được tạo ra do Mộc Tinh, nhờ lực hấp dẫn khá lớn của nó để duy trì các thiên thể nhỏ mà chúng không thể thoát ra khỏi hệ Mặt Trời một cách hoàn toàn, cũng như các thiên thể được tạo ra ngay tại chỗ đó (in-situ). Các mô phỏng như thế và các thuyết khác dự đoán rằng có lẽ có các thiên thể với khối lượng đáng kể nằm trong vành đai cỡ như Hỏa Tinhhay Trái Đất.

Các nhà thiên văn đầu tiên đưa ra giả thuyết về sự tồn tại của vành đai này là nhà vật lý thiên văn người Mỹ Frederick C. Leonard năm 1930 và Kenneth E. Edgeworth năm 1943. Năm 1951, nhà thiên văn học người Mỹ gốc Hà Lan Gerard Kuiper giả thiết rằng các thiên thể không tồn tại trong vành đai nữa.

Các thiên thể vành đai Kuiper

Trên 8000 thiên thể vành đai Kuiper (một tập hợp con của thiên thể ngoài Hải Vương Tinh) đã được phát hiện trong vành đai này, gần như tất cả chúng đều được phát hiện từ năm 1992 trở đi. Trong số các thiên thể lớn nhất có Diêm Vương Tinh và Charon, nhưng kể từ năm 2000 thì các thiên thể lớn khác có kích thước lớn như chúng cũng đã được xác định. 50000 Quaoar, phát hiện năm 2002, là một KBO, có kích thước cỡ một nửa kích thước của Diêm Vương Tinh và lớn hơn tiểu hành tinh lớn nhất đã biết là 1 Ceres.

Vệ tinh của Hải Vương Tinh Triton nói chung được coi là một KBO bị bắt giữ.

Trong khi 2005 FY9 và 2003 EL61 là hai thiên thể được thông báo ngày 29 tháng 7 năm 2005 còn lớn hơn. Các thiên thể khác, như 28978 Ixion (phát hiện năm 2001) và 20000 Varuna (phát hiện năm 2000) nhỏ hơn Quaoar, nhưng cũng rất đáng kể về kích thước. Sự phân loại chính xác các thiên thể này là chưa rõ ràng, nhưng một điều rõ ràng là chúng khác đáng kể so với các tiểu hành tinh của vành đai tiểu hành tinh.

Thuật ngữ "thiên thể vành đai Kuiper"

Phần lớn các mô hình về sự hình thành hệ Mặt Trời chỉ ra rằng các tiểu hành tinh băng giá đầu tiên được hình thành trong vành đai Kuiper, và sau đó do các tương tác hấp dẫn di chuyển một số trong chúng ra ngoài vào khu vực gọi là đĩa rải rác.

Trong khi nói một cách chính xác thì KBO là bất kỳ thiên thể nào chỉ quay quanh Mặt Trời trên các quỹ đạo nằm trong phạm vi vành đai Kuiper đã định nghĩa trước, không phụ thuộc vào nguồn gốc hay thành phần thì trong một số nhóm các nhà khoa học thuật ngữ này lại là từ đồng nghĩa để chỉ các tiểu hành tinh có xuất xứ từ phần rìa ngoài của hệ Mặt Trời mà người ta tin rằng chúng là một phần của lớp ban đầu đó, thậm chí nếu chúng đã quay quanh Mặt Trời ngoài vành đai này trong hàng tỷ năm.

Ví dụ, phát hiện của Michael E. Brown đã nhắc tới 2003 UB313 như là KBO, mặc dù nó có bán kính quỹ đạo 67 AU, rất rõ ràng là nằm ngoài vành đai Kuiper. Các nhà tìm kiếm thiên thể ngoài Hải Vương Tinh hàng đầu rất dè dặt trong việc áp dụng mác KBO cho các thiên thể rõ ràng là nằm ngoài vành đai Kuiper trong niên kỷ hiện nay.