ما حجم حزام كايبر؟

حزام كايبر منطقة على شكل كعكة دونات من الأجسام الجليدية في أطراف المجموعة الشمسية، وراء مدار نبتون. يمتد جزؤه الرئيسي من نحو 30 إلى نحو 50 وحدة فلكية من الشمس، والوحدة الفلكية هي متوسط بُعد الأرض عن الشمس. وبذلك يبلغ عرض الجزء الرئيسي من الحزام نحو 100 وحدة فلكية، أي 15 مليار كيلومتر. وبعد الجزء الرئيسي لا توجد للحزام حافة خارجية واحدة، وإنما يمتد انتشار أقل كثافة من الأجسام إلى مسافات أبعد بكثير.

الحجم

الوحدة الفلكية الواحدة (au) تساوي 149,597,870,700 متر بالضبط، أي نحو 150 مليون كيلومتر. وبحسب ناسا، تبدأ الحافة الداخلية للحزام عند مدار نبتون، على بعد نحو 30 وحدة فلكية من الشمس، وتنتهي منطقته الرئيسية عند نحو 50 وحدة فلكية. وتقل الأجسام ذات المدارات الهادئة شبه الدائرية فجأةً بعد نحو 47 وحدة فلكية، عند حافة تسمى جرف كايبر. وإذا قيس الحزام من الحافة الخارجية لجزئه الرئيسي إلى الحافة المقابلة، فعرضه نحو 100 وحدة فلكية، أي 15 مليار كيلومتر.

الحزام ليس مسطحًا كالحلقة، بل سميك كقرص منتفخ. ويدور كثير من أجسامه، وتسمى أجسام حزام كايبر الكلاسيكية، على بعد متوسط يتراوح بين 40 و50 وحدة فلكية. وتتداخل مع الحافة الخارجية منطقة ثانية هي القرص المبعثر، وتتبع أجسامها مدارات ممتدة ومائلة تصل إلى ما يقارب 1,000 وحدة فلكية. ويعامل بعض علماء الفلك المنطقتين على أنهما منفصلتان، لكن حدودهما متداخلة، لذا فأي رقم واحد لحجم الحزام تقريبي.

مقارنات الحجم

يزيد عرض الحزام عند حافته الخارجية على ثلاثة أضعاف المسافة بين نبتون والشمس.
يستغرق الضوء نحو 14 ساعة ليقطعه، وهذا أكثر قليلًا من نصف يوم ضوئي.
يتراوح مدار الكوكب القزم بلوتو، الذي يبلغ قطره 2,377 كيلومترًا، بين نحو 30 و49 وحدة فلكية من الشمس، فيمتد على الحزام الرئيسي كله تقريبًا.
لو جرى تصغير الشمس إلى حجم كرة السلة، لدار نبتون على بعد نحو 780 مترًا. ولكانت الحافة الخارجية للحزام على بعد نحو 1.3 كيلومتر، ولبلغ عرض الحزام نحو 2.6 كيلومتر.

الاكتشاف والاسم

سُمّي الحزام نسبةً إلى عالم الفلك جيرارد كايبر، الذي نشر عام 1951 ورقة بحثية تكهّنت بوجود أجسام وراء بلوتو. وكان كينيث إدجورث قد كتب أيضًا عن أجسام كهذه في أربعينيات القرن العشرين، لذا يسمى الحزام أحيانًا حزام إدجورث-كايبر. وكان بلوتو، الذي عُثر عليه عام 1930، أول جرم من أجرام حزام كايبر يُكتشف. وبدأ علماء الفلك يعثرون على أجرام كثيرة أخرى في أوائل تسعينيات القرن العشرين.

ما يحتويه الحزام

يعتقد علماء الفلك أن الحزام يضم ملايين الأجسام الجليدية الصغيرة، منها مئات الآلاف يزيد قطر كل منها على 100 كيلومتر. وتحتوي هذه الأجسام، إلى جانب الصخر وجليد الماء، على مواد متجمدة أخرى مثل الأمونيا والميثان. والكواكب القزمة بلوتو وإريس وهاوميا وماكيماكي كلها من أجرام حزام كايبر، ولها أقمار خاصة بها. ومع ذلك يُقدَّر أن كتلة كل المادة في الحزام مجتمعةً لا تزيد على نحو عُشر كتلة الأرض.

وبحسب ناسا، لم تزر حزام كايبر حتى عام 2025 سوى مركبة فضائية واحدة، هي نيو هورايزنز. فقد مرّت ببلوتو في يوليو 2015، وفي 1 يناير 2019 مرّت بجرم صغير يسمى أروكوث. وأظهرت صورها فصَّين ملتحمين على هيئة رجل ثلج أحمر مفلطح جزئيًا.

كيف تشكّل الحزام

يُعتقد أن أجسام الحزام الجليدية بقايا من تشكّل المجموعة الشمسية. وقد حرّكت جاذبية نبتون المنطقة حتى لم تستطع هذه الأجسام أن تتجمع في كوكب. وبحسب نظرية تدعمها أدلة جيدة، تغيّرت مدارات الكواكب العملاقة في وقت مبكر، وتحرك نبتون إلى الخارج عبر قرص كثيف من الأجسام الجليدية. وقد يكون معظم المادة الأصلية، التي يرجّح أن كتلتها بلغت بين 7 و10 أضعاف كتلة الأرض، قد فُقد.

ولا يزال الحزام يتآكل ببطء. فأجسامه تتصادم أحيانًا وتتفتت إلى قطع أصغر، وبعض هذه القطع يصبح مذنبات.