柯伊伯帶:太陽系的邊緣

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柯伊伯帶:太陽系的邊緣

1992年8月30日,第一個柯伊伯帶天體(繼冥王星和冥衛一之後)被發現。它被命名為1992 QB1。從那時起,在柯伊伯帶中發現了數千個類似的物體。請閱讀有關太陽系這個遙遠區域及其可能隱藏的奧秘的信息。

內容

什麽是柯伊伯帶?

柯伊伯帶是太陽系的一個圓盤狀區域,位于海王星軌道之外。它距離太陽從大約30到55個天文單位延伸。柯伊伯帶包含數百萬個被認為是太陽系形成過程中遺留下來的冰體。盡管柯伊伯帶很大,但其中所有物體的總質量只相當于地球質量的10%左右

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誰發現了柯伊伯帶?

柯伊伯帶有時被稱為柯伊伯-埃奇沃思帶(Kuiper-Edgeworth Belt),以天文學家傑拉德·柯伊伯(Gerard Kuiper)和肯尼斯·埃奇沃斯(Kenneth Edgeworth)的名字命名。然而,這兩個人都沒有發現這個區域。

關于海王星以外的冰冷天體帶的想法可以追溯到20世紀上半葉。自1930年發現冥王星以來,科學家們推測它附近可能還有其他天體。1943年,愛爾蘭天文學家肯尼斯·埃奇沃思提出,太陽系的外圍區域被大量相對較小的天體占據。這是他對柯伊伯帶發現的唯一貢獻。然後,在1951年,荷蘭天文學家傑拉德·柯伊伯提出了一個類似的假設,就是關于海王星之外的小天體帶。但這裏有一個有趣的事實:柯伊伯認為這個天體帶不再存在。他相信冥王星的引力已經將傳送帶中的物體分散到了奧爾特雲中。因此,具有諷刺意味的是,柯伊伯提出了柯伊伯帶的缺失,而不是它的存在

關于假設區域的猜測持續了幾十年。直到1992年,天文學家大衛·傑維特(David Jewitt)和劉麗杏(Jane Luu) 經過五年的搜尋,終于在柯伊伯帶中發現了第一個天體,1992 QB1(後來命名為15760 Albion)。六個月後,他們發現了第二個物體,1993 FW。 那麽,也許柯伊伯帶該被命名為傑維特-劉麗杏帶?至少這兩位天文學家相信此區域的存在。

柯伊伯帶是如何形成的?

大約46億年前,由稱為太陽星雲的氣體和塵埃雲形成了太陽系。來自星雲的大部分物質合並形成了太陽和行星,而其中一部分仍以小天體的形式存在。

柯伊伯帶中的物體就是太陽系形成的殘余物。類似于火星和木星之間的小行星帶,如果附近沒有一顆巨大行星的存在,柯伊伯帶會成為一顆行星。海王星巨大的引力並沒有讓小冰塊合並成一個大物體。

柯伊伯帶天體

“居住”在柯伊伯帶上的物體被稱為柯伊伯帶天體 (Kuiper Belt Object,KBO) 或海王星外天體 (Trans-Neptunian Object,TNO)根據NASA的數據,天文學家目前已知有2,000多個KBO。

與主要由岩石組成的小行星帶中的天體不同,大多數KBO是由冷凍甲烷、氨和水組成的冰體。它們還可以呈現出多種顔色,從紅色到藍色和白色。

柯伊伯帶天體的大小從幾米到超過2,000公裏不等。最大的KBO是四顆矮行星:冥王星(2,376公裏)、阋神星(2,326公裏)、鳥神星(1,430公裏)和妊神星(1,632公裏)。柯伊伯帶還包含幾個矮行星的候選者,其中包括亡神星、創神星、共工星和塞德娜。

這四顆矮行星,加上共工星和創神星,都有圍繞著它們運行的衛星妊神星甚至還有環!此外,柯伊伯帶包含許多雙物體,就是兩個圍繞共同質心運行的物體。雙物體最顯著的例子是冥王星和冥衛一構成的雙矮行星

柯伊伯帶和第九行星

研究柯伊伯帶天體導致了一個新的令人興奮的假設。天文學家康斯坦丁·巴蒂金(Konstantin Batygin)和邁克·布朗(Mike Brown)觀察了幾個KBO,並注意到它們的軌道有一個特殊的集群。2016年,科學家們提出了他們的理論:此物體的獨特軌道可以用一顆未知行星的引力影響來解釋!這顆假想的海王星大小的行星被稱為第九行星。它的質量可能是地球的五到十倍,軌道周期約為10,000地球年。這顆神秘的行星還沒有被發現,但天文學家並沒有放棄,繼續尋找。

什麽航天器訪問了柯伊伯帶?

唯一近距離研究柯伊伯帶天體的太空探測器是美國宇航局的新視野號(New Horizons)。它于2006年發射並于2015年飛越冥王星。然後,在2019年,新視野號探索了另一個名為小行星486958(Arrokoth)的KBO,它成為太陽系中航天器訪問的最遠物體。目前,該任務的科學家正試圖為新視野號尋找合適的天體,以便再進行一次飛越。

不幸的是,目前沒有計劃前往柯伊伯帶的任務。盡管如此,科學家們一直在考慮將來向其他KBO發送探測器的可能性,例如鳥神星和妊神星。

常問問題

柯伊伯帶中最大的物體是什麽?

最大的柯伊伯帶天體是矮行星冥王星,其直徑為2,376公裏。第二大天體是矮行星阋神星,直徑為2,326公裏。

柯伊伯帶中有多少行星?

由于海王星的引力影響,柯伊伯帶中沒有大行星。然而,柯伊伯帶包含五顆官方認可的矮行星中的四顆:冥王星、阋神星、鳥神星和妊神星。第五顆矮行星,谷神星,位于火星和木星之間的小行星帶。

到達柯伊伯帶需要多長時間?

美國宇航局的新視野號(唯一訪問過柯伊伯帶的航天器)花了九年半的時間才到達冥王星。新視野號以58,580公裏/小時的速度移動,飛行距離約為50億公裏。值得注意的是,在2006年發射時,新視野號是有史以來最快的航天器。

奧爾特雲和柯伊伯帶有什麽區別?

與柯伊伯帶一樣,奧爾特雲也包含大量的小冰天體。然而,它是一個比柯伊伯帶遠得多的區域,航天器需要大約300年才能到達其內部邊界。此外,奧爾特雲不是一個圓盤,而是一個巨大的球殼,圍繞著整個太陽系,包括柯伊伯帶。奧爾特雲可能包含數萬億個物體,被認為是大多數長周期彗星的來源

總結:柯伊伯帶是海王星軌道之外的一個巨大的小冰天圓盤。它是冥王星和其他幾顆矮行星的所在地。具有諷刺意味的是,柯伊伯帶是以一個預測它不存在的人命名的。研究柯伊伯帶天體導致了第九行星假說的出現。

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