Published in: الفضاء

حزام كايبر

Author د. جاسم الفواز

Published on: 28 مايو، 2023

د. جاسم الفواز

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

ما هو حزام كايبر؟

حزام كايبر (Kuiper Belt) هو منطقة من الفضاء، تبدأ في مدار نبتون على بعد حوالي 30 وحدة فلكية من الشمس، وتستمر الحافة الخارجية إلى ما يقرب من 1000 وحدة فلكية، مع وجود بعض الأجسام في مدارات تتجاوز هذا الحد. ^[1]

من اكتشف حزام كايبر؟

أول جسم يتمُّ اكتشافه في حزام كايبر هو الكوكب القزم بلوتو الذي اكتشفه الفلكي كلايد تومبو (Clyde Tombaugh) في مرصد لويل (Lowell  observatory) في عام 1930، وفي عام 1943 نشر عالم الفلك الأيرلندي كينيث إيدجورث (Kenneth Edgeworth) ورقةً بحثيةً تلمح لوجود حزام الجسيمات مع بلوتو الذي يمكن اعتباره بداية نشأة مفهوم حزام كايبر إلا أن جيرارد كايبر قدم حجةً أقوى بكثير لصالح هذه الفكرة بعد 8 سنوات.

لذلك نجد أن العديد من العلماء يطلق على حزام الجسيمات هذا باسم حزام “إيدجوورث كايبر” في إشارةٍ إلى المجهود المشترك لهما. لكن الاسم الأكثر انتشاراً هو حزام كايبر حيث نشر كايبر ورقةً علميةً في عام 1951 تكهنت بأجسامٍ خارج بلوتو. في الواقع استغرق تجميع البيانات العديد من السنوات منذ اكتشاف بلوتو في عام 1930 حتى عام 1992 الذي يُعتبر العام الذي أثبت فيه وجود حزام كايبر. ^{[2] [3]}

مما يتكون الحزام؟

تمَّ اكتشاف أكثر من ألف جسم في حزام كايبر، ومن المفترض أن هنالك ما يصل إلى مئة ألف جسم يزيد قطر تجمعها عن 100 كيلومتر، أما عن التركيب الكيميائي لأجسام حزام كايبر فيصعب تحديده، وذلك بسبب صغر حجمها وبُعدها عن الأرض، ومع ذلك أشارت الدراسات الطيفية التي أجريت، أن المكون الرئيسي هو الجليد، وهو خليطٌ من الهيدروكربونات الخفيفة، مثل: الميثان، والأمونيا، والجليد المائي، وهي تركيبةٌ تشترك فيها مع المذنبات، كما أكدت الدراسات الأولية أيضاً وجود نطاقٍ واسعٍ من الألوان بين أجسام حزام كايبر ابتداءً من الرمادي إلى الأحمر الغامق. ^[4] 

هنالك أيضاً أجزاءٌ من الصخور، والجليد، والمذنبات، والكواكب القزمة في إلى جانب الكوكب القزم بلوتو، ومجموعة من المذنبات، وهناك أجسامٌ أخرى مثيرةٌ للاهتمام، مثل: الكواكب القزمة إيريس (Eris)، وماكيماكي (Makemake)، وهاوميا (Haumea)، وتُقدر الكتلة الإجمالية لجميع المواد الموجودة في حزام كايبر اليوم بحوالي 10‎بالمئة من كتلة الأرض. ^{[5] [6]}

تصنيف مكونات حزام كايبر

1- أجسام الحزام الباردة الكلاسيكية (Cold Classical KBOsf)

تشغل أجسام الحزام الكلاسيكية الباردة منطقةً ضيقةً بعرض 6 وحدات فلكية، وبين 42 و 48 من الشمس، في هذه المجموعة تميل إلى أن تكون أكثر احمراراً من الأجسام الأخرى، لذلك قد يكون لها أصلٌ مختلف. تُسمى هذه الأجسام أجسام حزام كويبر “الكلاسيكية” لأنها تقع في المدارات التي تحدث عنها كايبر.

2- أجسام الحزام الكلاسيكية الساخنة (Hot Classical KBOs)

تمتاز بالمدارات غير الدائرية والمائلة، وتختلف أحجامها وألوانها عن الصنف الأول، وهي تشتمل على أجسام أكبر وأكثر رمادية من الأجسام الكلاسيكية الباردة، وتوجد في قرصٍ يبلغ سمكه حوالي 12 وحدة فلكية.

3- أجسام الحزام التجاوبية أو الرنانة (Resonant KBOs)

وهي الأجسام المرتبطة مع كوكب نبتون.

4- الأجسام المتناثرة (Scattered KBOs)

من المحتمل أن تكون أجسام الحزام المتناثرة قد تجولت بالقرب من نبتون في الماضي، وقد دفعتهم جاذبية نبتون إلى مداراتٍ بعيدةٍ جداً وغير مستقرة. ^[7]

ما هي المركبات الفضائية التي زارت حزام كايبر؟

كانت أول مركبة فضائية دخلت هذه المنطقة هي مركبة الفضاء بايونير 10 التابعة لناسا، عندما عبرت إلى الفضاء خارج مدار نبتون في عام 1983. لكن تلك المركبة الفضائية لم تزر أياً من العوالم الجليدية في المنطقة. ^[8]  

المسبار الفضائي الوحيد الذي درس أجسام الحزام عن قرب هو نيو هورايزونز (New Horizons) التابع لوكالة ناسا، الذي تمَّ إطلاقه في عام 2006، وحلّق بواسطة بلوتو في عام 2015 ثم في عام 2019، استكشفت نيوهورايزونز جسماً جديداً من أجسام حزام كايبر، وهو الكوكب القزم أروكوث (Arrokoth)، ولسوء الحظ لا توجد مهام مخططة للحزام في الوقت الحالي. ^[9]

لماذا يعدُّ حزام كايبر مهماً للفلكيين؟

تشمل دراسات أجسام الحزام (KBOs) معلوماتٍ فريدةٍ عن أصل النظام الشمسي والتاريخ المبكر، وتساعد الباحثين على تفسير ملاحظات أقراص الحطام حول النجوم الأخرى، حيث يُعتقد أن أجسام حزام كويبر قد تشكلت قبل الكواكب في التجمع الهرمي لأجسام النظام الشمسي، ونظراً لأنهم شاركوا في العديد من العمليات التكوينية في السديم الشمسي المبكر، فيمكنهم توفير معلوماتٍ عن الظروف الفيزيائية والكيميائية الكونية. ^[10]