Российские ученые оценили массу пояса Койпера

Масса пояса Койпера оказалась равной (1.97 ± 0.35)•0.01 масс Земли (~1.6 масс Луны).

Пояс Койпера представляет собой огромное скопление ледяных тел, оставшихся после формирования Солнечной системы. Население пояса Койпера делят на три главных популяции – классические объекты (т.н. кьюбивано), резонансные объекты и объекты рассеянного диска.

Классические объекты составляют большинство всех тел пояса Койпера. Они движутся вокруг Солнца по близким к круговым орбитам с малым (меньше 5°) наклонением к инвариантной плоскости Солнечной системы. Большие полуоси орбит кьюбивано лежат в диапазоне 40-50 а.е. (точнее, между 39.4 и 47.8 а.е., т.е. между величинами, соответствующими резонансам 3:2 и 2:1 с Нептуном); на расстояниях свыше 48 а.е. их количество резко падает. Влияние больших планет Солнечной системы на кьюбивано незначительно, их орбиты почти неизменны в масштабах времени существования Солнечной системы.

Резонансные объекты находятся в том или ином орбитальном резонансе с Нептуном. Большинство находится в резонансе 3:2 (в том числе крупнейший резонансный объект – Плутон), их называют «плутино». Меньшая часть попала в резонанс 2:1 или в другие резонансы более высоких порядков.

Наконец, орбиты объектов рассеянного диска несут следы динамического возмущения. Они имеют большой эксцентриситет (обычно 0.5-0.6) и сильно наклонены к эклиптике, величины больших полуосей часто превышают 90 а.е. В настоящее время считается, что орбиты объектов рассеянного диска были возмущены большими планетами, в первую очередь Нептуном.

Оценки общего количества тел пояса Койпера с размерами более 100 км различаются у разных авторов, но в среднем составляют 50-70 тысяч (но не более 100 тысяч).

23 октября 2018 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья астрономов из Санкт-Петербурга Е.В.Питьевой и Н.П.Питьева, посвященная оценкам полной массы пояса Койпера и его влиянию на большие планеты Солнечной системы.

Авторы просуммировали массы 31 крупнейшего объекта пояса Койпера (у 11 из них открыты спутники, и массы определены точно, масса остальных рассчитывалась исходя из средней плотности 1.5-2 г/куб.см). Суммарная масса 31 тела оказалась равной 0.0086 ± 0.0017 масс Земли (с достоверностью 3 сигма). Масса остальных более мелких тел была вычислена исходя из «модели дискретного вращения», где пояс Койпера был представлен как совокупность 120 точечных масс, вращающихся в плоскости эклиптики по круговым орбитам. Массы точек определялись путем сравнения предсказания модели с наиболее точными эфемеридами планет Солнечной системы (с учетом трех крупнейших астероидов Главного пояса и Луны, а также Эриды, Хаумеа, Мекамаке и Седны).

В итоге масса пояса Койпера оказалась равной (1.97 ± 0.35)·10-2 масс Земли.

Авторы отмечают, что в отличие от Главного пояса астероидов, где основная масса сосредоточена в наиболее крупных телах, на крупнейшие 31 ТНО приходится только около 40% массы пояса, остальное – небольшие или еще неоткрытые тела.

Авторы оценили также гравитационное влияние пояса Койпера на планеты Солнечной системы и сравнили с его с гравитационным влиянием предполагаемой 9-й планеты с массой 10 масс Земли. Как оказалось, эти величины сравниваются, если 9-я планета удалена от Солнца на 580-440 а.е. (для разных планет по-разному). Если 9-я планета расположена дальше 800 а.е., влияние пояса Койпера в несколько раз начинает превосходить влияние 9-й планеты. Отсюда следует, что для вычисления положения (и подтверждения самого факта наличия) 9-й планеты по движению планет Солнечной системы или космических аппаратов, расположенных внутри орбиты Нептуна, гравитационное влияние пояса Койпера учитывать совершенно необходимо.

Источник: stp.cosmos.ru