How big is Pas Kuipera?

Pas Kuipera to rejon lodowych ciał w kształcie obwarzanka w zewnętrznej części Układu Słonecznego, za orbitą Neptuna. Jego główna część rozciąga się od około 30 do około 50 jednostek astronomicznych od Słońca, przy czym jednostka astronomiczna to średnia odległość Ziemi od Słońca. Wynika z tego, że główna część pasa ma około 100 jednostek astronomicznych, czyli 15 miliardów kilometrów, średnicy. Poza główną częścią pas nie ma jednej zewnętrznej krawędzi, a rzadsze rozproszenie obiektów sięga znacznie dalej.

Rozmiar

Jedna jednostka astronomiczna (au) to dokładnie 149 597 870 700 metrów, czyli około 150 milionów kilometrów. Według NASA wewnętrzny brzeg pasa zaczyna się przy orbicie Neptuna, około 30 au od Słońca, a jego główny obszar kończy się około 50 au. Obiektów na spokojnych, niemal kołowych orbitach nagle ubywa za około 47 au, na krawędzi zwanej klifem Kuipera. Licząc w poprzek, między zewnętrznymi krawędziami głównej części, pas ma około 100 au, czyli 15 miliardów kilometrów, szerokości.

Pas nie jest płaski jak pierścień, tylko gruby, jak spęczniały dysk. Wiele jego obiektów, zwanych klasycznymi obiektami pasa Kuipera, krąży w średniej odległości 40–50 au. Na zewnętrzną krawędź zachodzi drugi obszar, dysk rozproszony, którego obiekty poruszają się po wydłużonych, nachylonych orbitach sięgających prawie 1000 au. Niektórzy astronomowie traktują te dwa obszary jako osobne, ale ich granice się nakładają, więc każda pojedyncza liczba opisująca rozmiar pasa jest przybliżona.

Porównania rozmiarów

Na zewnętrznej krawędzi pas ma szerokość ponad trzy razy większą niż odległość pomiędzy Neptunem a Słońcem.
Światło pokonuje go w około 14 godzin, czyli w czasie nieco dłuższym niż pół dnia świetlnego.
Pluton, planeta karłowata o średnicy 2377 kilometrów, krąży po orbicie, która biegnie od około 30 do 49 au od Słońca, przez prawie cały główny pas.
Gdyby Słońce zmniejszyć do rozmiarów piłki do koszykówki, Neptun krążyłby w odległości około 780 metrów. Zewnętrzna krawędź pasa znajdowałaby się w odległości około 1,3 kilometra od Słońca, więc pas miałby około 2,6 kilometra średnicy.

Odkrycie i nazwa

Pas nosi imię astronoma Gerarda Kuipera, który w 1951 roku opublikował artykuł z przypuszczeniami o obiektach za Plutonem. Kenneth Edgeworth pisał o takich obiektach już w latach 40. XX wieku, dlatego ten rejon bywa nazywany pasem Edgewortha-Kuipera. Pluton, znaleziony w 1930 roku, był pierwszym odkrytym obiektem pasa Kuipera. Astronomowie zaczęli znajdować wiele kolejnych na początku lat 90. XX wieku.

Co znajduje się w pasie

Astronomowie uważają, że w pasie znajdują się miliony małych, lodowych obiektów, w tym setki tysięcy szerszych niż 100 kilometrów. Oprócz skał i lodu wodnego zawierają one inne zamarznięte substancje, takie jak amoniak i metan. Planety karłowate Pluton, Eris, Haumea i Makemake to wszystko obiekty pasa Kuipera, które mają własne księżyce. Mimo to szacuje się, że cała materia w pasie razem ma nie więcej niż około jedną dziesiątą masy Ziemi.

Według NASA w 2025 roku tylko jedna sonda kosmiczna ma za sobą wizytę w pasie Kuipera: New Horizons. Sonda przeleciała obok Plutona w lipcu 2015 roku, a 1 stycznia 2019 roku minęła niewielki obiekt o nazwie Arrokoth. Jej zdjęcia pokazały dwa połączone ze sobą płaty, przypominające częściowo spłaszczonego czerwonego bałwana.

Jak powstał pas

Uważa się, że lodowe obiekty pasa są pozostałościami po powstaniu Układu Słonecznego. Grawitacja Neptuna tak mocno wzburzyła ten rejon, że obiekty nie mogły połączyć się w planetę. Według jednej dobrze popartej dowodami teorii orbity planet-olbrzymów przesunęły się na wczesnym etapie, a Neptun przemieścił się na zewnątrz przez gęsty dysk lodowych ciał. Większość pierwotnej materii, prawdopodobnie od 7 do 10 mas Ziemi, mogła zostać utracona.

Pas nadal powoli się zużywa. Jego obiekty czasem się zderzają i rozpadają na mniejsze kawałki, a niektóre z nich stają się kometami.