Когда наука ощутимо шагнула вперед и дала человечеству высокочувствительное оборудование для исследования космоса, астрономы стали открывать транснептуновые объекты (ТНО). Ученым удалось заглянуть дальше Нептуна и обнаружить в этой неизвестной доселе области ряд небесных тел Солнечной системы. Было открыто, что ТНО вращаются вокруг нашего светила на расстоянии свыше 4,5 млрд км. Эти объекты образуют пояс Койпера, рассеянный диск и облако Оорта.

Одним из первых известных ТНО стал Плутон, обнаруженный в 1930 году. Целых 76 лет он считался девятой планетой в Солнечной системе. Следующее открытие ТНО состоялось в 1978 году — в космосе был зафиксирован спутник Плутона Харон. Очередной ТНО был открыт в 1992 году. К настоящему моменту известно около 1,5 тыс. подобных небесных тел.

Плутон

В начале XX века ученые искали планету X, ответственную за все еще остававшиеся неправильности движения Урана. В результате 13 марта 1930 года в окрестностях предсказанного участка неба был открыт Плутон. Позднее оказалось, что он слишком мал, чтобы влиять на Уран, да и отклонения в орбите последнего получили другое объяснение — была неверно определена масса Нептуна. В 2006 году ученые лишили Плутон статуса планеты, переведя его в группу карликовых планет. Их отличие от астероидов — в правильной шарообразной форме, а от планет — в неспособности очистить своим гравитационным полем окрестности орбиты от других крупных тел.

Плутон действительно особый случай. По размерам это небесное тело вполне сопоставимо с земной группой, хотя представляет собой всего лишь гигантский массив льда различных летучих элементов и горных пород. Масса Плутона в пять раз меньше Луны, а объем — в три раза.

Плутон и его спутник Харон часто рассматриваются в качестве двойной планеты, поэтому после понижения в ранге его можно считать даже не отдельной малой планетой, а кратной системой карликовых планет Плутон — Харон, поскольку ее центр тяжести лежит в космосе на соединяющей эти два объекта линии. У Плутона есть еще три меньших спутника — Никта, Гидра и не имеющий пока названия Р4.

Плутон с атмосферой из тяжелых газов больше напоминает спутник планет-гигантов, уступая некоторым из них по массе и диаметру. В то же время плотность Плутона в два раза больше, чем у воды. Его орбита выделяется вытянутостью и большим наклоном к плоскости эклиптики (более чем на 17°), что позволяет Плутону изредка приближаться к Солнцу на расстояние в 4,4 млрд км и быть к нему ближе Нептуна.

При максимально доступном увеличении Плутон предстает светло-коричневым диском со слабым оттенком желтоватого цвета. Анализ поверхности показывает, что он практически полностью (более чем на 98 %) состоит из азотного льда с очень малыми добавками метана и окиси углерода. На приблизительных картах, составленных по данным телескопических наблюдений, видно, что она крайне неоднородна. Об этом свидетельствует и изменение блеска карликовой планеты вместе с измерениями в его инфракрасном спектре.

Пояс Койпера

Лишь сравнительно недавно, в начале 1990-х годов, астрономы с помощью высокочувствительного оборудования смогли открыть эту область Солнечной системы. Там оказались ледяные и каменные астероиды, некоторые из них настолько велики, что заслуживают ранга карликовой планеты. Большинство этих гигантских астероидов принадлежит так называемому поясу Койпера, названному в честь астронома Джерарда Койпера, предсказавшего его существование еще в 1951 году. По своей форме пояс Койпера напоминает геометрическую фигуру тор и простирается на расстояние от 4,5 до 7,5 млрд км от Солнца.

Первым доказательством существования пояса Койпера стало открытие в 1992 году астрономами Дэвидом Джуиттом и Джейном Лу из Гавайского университета с помощью новых мощных телескопов довольно слабого объекта в виде 200-километрового ледяного шара, вращающегося вокруг Солнца на расстоянии около 7,5 млрд км. В течение следующих лет обнаружили еще несколько сотен подобных объектов, что сыграло свою роль в понижении планетного статуса Плутона и отнесении его к сообществу малых планет пояса Койпера. После ввода в строй гигантских наземных и космических телескопов астрономические открытия пошли непрерывным потоком, и сегодня в поясе Койпера обнаружены тысячи самых разных объектов. Большинство планетоидов расположено на удалении от 7 до 10 млрд км от Солнца, но встречаются и отдаленные астероиды, которых отделяет от нашего светила более 50 млрд км!

Что же населяет эти далекие уголки нашего солнечного дома? Еще до открытия пояса Койпера ряд астрономов высказывали предположение, что за границей орбиты Плутона (тогда эта планета считалась последней и самой далекой от Солнца) существует особое скопление объектов. Данная гипотеза долго не находила надежного подтверждения, ведь единственными выходцами из тех темных далей являются кометы с очень вытянутыми орбитами, которые астрономы называют долгопериодическими. Причем сопоставить, одна ли это космическая странница или их несколько, довольно сложно, ведь, например, ярчайшая комета Хейла — Боппа посетит нас снова лишь через четыре тысячелетия.

Далекие объекты вне планетарных границ Солнечной системы пока еще трудно отнести к какому-либо классу малых тел, таким как астероиды или ядра комет. Известно только, что наблюдаемые объекты имеют диаметр от 100 до 800 км и темно-красную с коричневатым оттенком поверхность, свидетельствующую о ее солидном возрасте в сотни миллионов, а может быть — ив миллиарды лет. Существуют версии, что подобным цветом транснептуновые тела обязаны неким таинственным органическим соединениям. Сегодня крупное население пояса Койпера составляют 50-100 тыс. стокилометровых карликовых планет, что делает это скопление малых тел в сотни раз массивнее главного пояса астероидов. Гипотетически эта область может быть сохранившимся остатком протопланетного газопылевого облака, из которого возникла Солнечная система.

Облако Оорта

Астрономы полагают, что облако Оорта должно включать чуть ли не миллиарды ледяных тел, которые очень чувствительны к постороннему гравитационному воздействию, выталкивающему их во внутреннюю часть Солнечной системы. Там космические айсберги превращаются в кометные ядра, окутываются слабой газовой оболочкой и выбрасывают феерический хвост. Правда, поскольку большинство таких комет движутся по чрезвычайно большой вытянутой орбите, они наблюдались всего лишь раз в истории человеческой цивилизации.

Астрономы долго спорили между собой о том, откуда же прилетают на земной небосклон «хвостатые странницы»? В конце концов победила точка зрения, которую наиболее четко сформулировали эстонский астроном Эрнст Эпик и голландский астрофизик Ян Оорт. По разработанной ими модели Солнечной системы за поясом Койпера находится еще более удаленное и масштабное образование, получившее название облака Оорта. По современным представлениям, облако Оорта имеет форму неправильного сфероида, пересеченного объемными кольцами и вздутиями. Оно так или иначе простирается до 1800 млрд км от Солнца. На таком удалении массивные тела начинают испытывать силу «гравитационных щупалец» ближайших звезд и других объектов нашей Галактики.

Считается, что поскольку большинство населения облака Оорта представляет собой «строительный мусор» от возникновения Солнечной системы, то и вращаться эти карликовые планеты с астероидами должны в плоскости эклиптики, где расположены орбиты всех планет. Вместе с тем получается, что пространство за облаком Оорта Солнечной системе уже как бы и не принадлежит, а попавшие сюда объекты вполне могут начать свое межзвездное путешествие.

Можно попробовать оценить космические просторы, на которых раскинулся наш солнечный дом, следующим образом: представим себе, что время, за которое солнечный свет доходит до планет земной группы и газовых гигантов, сравнимо с нашими поездками в центр и на окраины большого города. Для времени достижения лучами Солнца ледяных гигантов подойдет аналогия с поездками в соседние города, а вот чтобы осветить пояс Койпера и облако Оорта, надо представить, что мы отправились путешествовать по другим странам и континентам.

Эрида

Свое имя Эрида самый удаленный из всех регулярно наблюдаемых объектов Солнечной системы получил в честь древнегреческой богини раздора. У него был обнаружен спутник, официально названный Дисномия. Анализ его движения позволил «взвесить» центральное тело — его масса оказалась равна 1,67 ± 0,02×1022 кг.

Поперечник Эриды, по данным инфракрасных наблюдений, не превышает 2330 км. Период планеты обращения вокруг Солнца составляет 557 лет, а вокруг своей оси — чуть больше 8 ч. В зависимости от положения в пространстве температура на поверхности этой карликовой планеты изменяется от 30 до 55 К. Из-за огромной удаленности и, как следствие, малой видимой яркости мы пока знаем об Эриде очень мало.

Седна

В 2003 году в 15 млрд км от Солнца была обнаружена малая планета, названная Седной. Параметры орбиты не позволили отнести ее к населению пояса Койпера, ведь в своем максимальном удалении (афелии) Седна отдаляется от Солнца на расстояние 135 млрд км, а в максимальном сближении (перигелии) подходит на 12 млрд км.

Все это позволило предположить, что астрономия впервые встретилась с небесным телом из внутренней области облака Оорта, потому как даже в перигелии Седна проходит в полтора раза дальше от Солнца, чем расположилась внешняя граница пояса Койпера.

Хаумеа

Четвертый по величине в Солнечной системе карлик был открыт в 2005 году на снимках, сделанных двумя годами ранее. Его предварительно обозначили 2003 EL61, а после определения орбиты дали номер 136108. Планета названа в честь гавайской богини плодородия и деторождения.

Позже у нее обнаружили два спутника, получившие имена дочерей Хаумеа: Хииака и Намака. Диаметр Хииаки может достигать 1350 км, период ее обращения равен 49,12 суткам, радиус орбиты — 49,5 тыс. км. Намака примерно <170 км, она движется вокруг Хаумеа по орбите с большой полуосью 39,3 тыс. км, затрачивая на один оборот 34,7 суток.

Макемаке

Последним из известных объектов, отнесенным к категории карликовых планет, стал Макемаке. Он является классическим объектом пояса Койпера и назван в честь божества мифологии аборигенов острова Пасхи. В отличие от остальных крупных койпероидов, у Макемаке пока не обнаружили спутников, поэтому его массу и плотность на данном этапе установить невозможно. Оценки его размеров, сделанные по результатам наблюдений покрытия слабой звезды, показывают, что он представляет собой эллипсоид.

В настоящее время Макемаке является вторым по яркости койпероидом после Плутона. Наблюдения в видимом и инфракрасном диапазонах указывают на схожесть состава их поверхностей. Спектры свидетельствуют о присутствии полос поглощения твердого метана, сконденсированного в хлопья сантиметровых размеров. Не исключается наличие заметных количеств этана, а также толина — смеси смолистых полимеров оранжевого оттенка, образующейся из метана под действием высокоэнергетического солнечного излучения.