柯伊伯带:太阳系的边缘

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柯伊伯带:太阳系的边缘

1992年8月30日,第一个柯伊伯带天体(继冥王星和冥卫一之后)被发现。它被命名为1992 QB1。从那时起,在柯伊伯带中发现了数千个类似的物体。请阅读有关太阳系这个遥远区域及其可能隐藏的奥秘的信息。

内容

什么是柯伊伯带?

柯伊伯带是太阳系的一个圆盘状区域,位于海王星轨道之外。它距离太阳从大约30到55个天文单位延伸。柯伊伯带包含数百万个被认为是太阳系形成过程中遗留下来的冰体。尽管柯伊伯带很大,但其中所有物体的总质量只相当于地球质量的10%左右

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谁发现了柯伊伯带?

柯伊伯带有时被称为柯伊伯-埃奇沃思带(Kuiper-Edgeworth Belt),以天文学家杰拉德·柯伊伯(Gerard Kuiper)和肯尼斯·埃奇沃斯(Kenneth Edgeworth)的名字命名。然而,这两个人都没有发现这个区域。

关于海王星以外的冰冷天体带的想法可以追溯到20世纪上半叶。自1930年发现冥王星以来,科学家们推测它附近可能还有其他天体。1943年,爱尔兰天文学家肯尼斯·埃奇沃思提出,太阳系的外围区域被大量相对较小的天体占据。这是他对柯伊伯带发现的唯一贡献。然后,在1951年,荷兰天文学家杰拉德·柯伊伯提出了一个类似的假设,就是关于海王星之外的小天体带。但这里有一个有趣的事实:柯伊伯认为这个天体带不再存在。他相信冥王星的引力已经将传送带中的物体分散到了奥尔特云中。因此,具有讽刺意味的是,柯伊伯提出了柯伊伯带的缺失,而不是它的存在

关于假设区域的猜测持续了几十年。直到1992年,天文学家大卫·杰维特(David Jewitt)和刘丽杏(Jane Luu) 经过五年的搜寻,终于在柯伊伯带中发现了第一个天体,1992 QB1(后来命名为15760 Albion)。六个月后,他们发现了第二个物体,1993 FW。 那么,也许柯伊伯带该被命名为杰维特-刘丽杏带?至少这两位天文学家相信此区域的存在。

柯伊伯带是如何形成的?

大约46亿年前,由称为太阳星云的气体和尘埃云形成了太阳系。来自星云的大部分物质合并形成了太阳和行星,而其中一部分仍以小天体的形式存在。

柯伊伯带中的物体就是太阳系形成的残余物。类似于火星和木星之间的小行星带,如果附近没有一颗巨大行星的存在,柯伊伯带会成为一颗行星。海王星巨大的引力并没有让小冰块合并成一个大物体。

柯伊伯带天体

“居住”在柯伊伯带上的物体被称为柯伊伯带天体 (Kuiper Belt Object,KBO) 或海王星外天体 (Trans-Neptunian Object,TNO)根据NASA的数据,天文学家目前已知有2,000多个KBO。

与主要由岩石组成的小行星带中的天体不同,大多数KBO是由冷冻甲烷、氨和水组成的冰体。它们还可以呈现出多种颜色,从红色到蓝色和白色。

柯伊伯带天体的大小从几米到超过2,000公里不等。最大的KBO是四颗矮行星:冥王星(2,376公里)、阋神星(2,326公里)、鸟神星(1,430公里)和妊神星(1,632公里)。柯伊伯带还包含几个矮行星的候选者,其中包括亡神星、创神星、共工星和塞德娜。

这四颗矮行星,加上共工星和创神星,都有围绕着它们运行的卫星妊神星甚至还有环!此外,柯伊伯带包含许多双物体,就是两个围绕共同质心运行的物体。双物体最显着的例子是冥王星和冥卫一构成的双矮行星

柯伊伯带和第九行星

研究柯伊伯带天体导致了一个新的令人兴奋的假设。天文学家康斯坦丁·巴蒂金(Konstantin Batygin)和迈克·布朗(Mike Brown)观察了几个KBO,并注意到它们的轨道有一个特殊的集群。2016年,科学家们提出了他们的理论:此物体的独特轨道可以用一颗未知行星的引力影响来解释!这颗假想的海王星大小的行星被称为第九行星。它的质量可能是地球的五到十倍,轨道周期约为10,000地球年。这颗神秘的行星还没有被发现,但天文学家并没有放弃,继续寻找。

什么航天器访问了柯伊伯带?

唯一近距离研究柯伊伯带天体的太空探测器是美国宇航局的新视野号(New Horizons)。它于2006年发射并于2015年飞越冥王星。然后,在2019年,新视野号探索了另一个名为小行星486958(Arrokoth)的KBO,它成为太阳系中航天器访问的最远物体。目前,该任务的科学家正试图为新视野号寻找合适的天体,以便再进行一次飞越。

不幸的是,目前没有计划前往柯伊伯带的任务。尽管如此,科学家们一直在考虑将来向其他KBO发送探测器的可能性,例如鸟神星和妊神星。

常问问题

柯伊伯带中最大的物体是什么?

最大的柯伊伯带天体是矮行星冥王星,其直径为2,376公里。第二大天体是矮行星阋神星,直径为2,326公里。

柯伊伯带中有多少行星?

由于海王星的引力影响,柯伊伯带中没有大行星。然而,柯伊伯带包含五颗官方认可的矮行星中的四颗:冥王星、阋神星、鸟神星和妊神星。第五颗矮行星,谷神星,位于火星和木星之间的小行星带。

到达柯伊伯带需要多长时间?

美国宇航局的新视野号(唯一访问过柯伊伯带的航天器)花了九年半的时间才到达冥王星。新视野号以58,580公里/小时的速度移动,飞行距离约为50亿公里。值得注意的是,在2006年发射时,新视野号是有史以来最快的航天器。

奥尔特云和柯伊伯带有什么区别?

与柯伊伯带一样,奥尔特云也包含大量的小冰天体。然而,它是一个比柯伊伯带远得多的区域,航天器需要大约300年才能到达其内部边界。此外,奥尔特云不是一个圆盘,而是一个巨大的球壳,围绕着整个太阳系,包括柯伊伯带。奥尔特云可能包含数万亿个物体,被认为是大多数长周期彗星的来源

总结:柯伊伯带是海王星轨道之外的一个巨大的小冰天圆盘。它是冥王星和其他几颗矮行星的所在地。具有讽刺意味的是,柯伊伯带是以一个预测它不存在的人命名的。研究柯伊伯带天体导致了第九行星假说的出现。

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