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太陽系的盡頭在哪裏?

2024-03-31科學

太陽系有三個潛在的邊界,這取決於你如何定義它。 (圖片來源:Getty Images)

太陽系 是一個巨大的地方。 我們的宇宙鄰居包括八顆行星、大約六顆矮行星、幾百顆衛星和數百萬顆小行星和彗星,它們都以每小時數千英裏的速度圍繞太陽旋轉——在許多情況下是彼此旋轉的,就像一個巨大的陀螺。

但它在哪裏結束? 好吧,答案可能取決於你問誰以及他們如何定義 太陽系 .

根據 美國國家航空暨太空總署 的說法,太陽系不是一個,而是三個潛在的邊界:古柏帶, 海王星 軌域之外的巖石體環; 日球層,太陽 磁場 的邊緣; 還有奧爾特雲,一個遙遠的 彗星 庫,從地球上幾乎看不到。

每個邊界的論點「都有優點」,這使得在它們之間做出選擇變得復雜,新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究員 Dan Reisenfeld 回復。

但有一個是大多數天文學家最常同意的。

古柏帶

古柏帶主要由小行星組成。 (圖片來源:Getty Images)

美國國家航空暨太空總署 稱,古柏帶距離 太陽 30 到 50 個天文單位 (AU)。 (一個天文單位等於地球和太陽之間的距離。

這個地區充滿了小行星和矮行星,如 冥王星 ,它們透過與行星的單側重力拉鋸戰從內太陽系中彈出。

一些天文學家認為,古柏帶應該被認為是太陽系的邊緣,因為它松散地代表了太陽原行星盤的邊緣——後來成為行星、衛星和小行星的瓦斯和塵埃的漩渦環。

「如果狹隘地將太陽系定義為太陽及其行星體,那麽古柏帶的邊緣可以被認為是太陽系的邊緣,」Reisenfeld說。

但一些天文學家認為太陽系的這個定義太簡單了,比如加州理工學院的 麥克·布朗 .

「這不是真的,」布朗提到。 「自從行星形成以來,事物已經移動了很多 - 主要是向外移動。 這意味著古柏帶並不包含太陽系的所有「東西」,例如難以捉摸的、假設的 第九行星 ,它(如果存在的話) 可能遠遠超出古柏帶 .

2023年10月, 在古柏帶之外發現的十幾個新天體 也暗示了可能潛伏在更遠的地方的「第二個古柏帶」。

因此,一些研究人員認為,該地區自身外緣的不確定性使其成為整個太陽系的不可靠邊界。

日球層

日球層是太陽風與星際空間相遇的點。 (圖片來源:NASA/JPL-Caltech)

#熱點引擎計劃# 日球層是太陽磁力影響的外緣,稱為日球層。 在這一點上,太陽發出的帶電粒子流,稱為太陽風,變得太弱,無法排斥 來自銀河 系中恒星和其他宇宙實體的迎面而來的放射線流 .

「因為日球層頂內的電漿起源於太陽,而日球層外的電漿來自星際,所以有些人認為日球層是太陽系的邊界,」Reisenfeld說。 因此,日球層頂以外的空間通常也被稱為「星際空間」,或 恒星之間的空間

有兩艘航天器已經超越了日球層:旅行者 1 號,它於2012年穿越,旅行者2號,於2018年穿越。 布朗說,當旅行者號探測器越過日球層時,他們迅速檢測到撞擊它們的磁性和放射線型別和水平的變化,這表明它們已經越過了某種邊界。

然而,盡管它的名字,日光層 並不是一個完美的球體 相反,它 更像是一個橢圓形的斑點 ,因為大多數轟擊太陽系的星際電漿從一個方向擊中我們,這會產生弓形激波 - 一種圓形沖擊波,使太陽系其余部份的入射放射線偏轉。 弓形激波位於距離太陽約120天文單位的地方,並產生一條長尾巴,從太陽向相反方向延伸至少350天文單位。

因此,使用日球層來描繪太陽系給我們留下了一個不平衡的鄰域,這與一些研究人員對行星系統的看法背道而馳。

奧爾特雲

奧爾特雲(左)比內太陽系(右)或古柏帶(中)大得多。 (圖片來源:Getty Images)

美國國家航空暨太空總署 稱,奧爾特雲是最遠、最廣闊的潛在太陽系邊界,距離太陽約100,000天文單位 .

「那些將太陽系定義為與太陽重力束縛的一切的人認為奧爾特雲的邊緣是太陽系的邊緣,」Reisenfeld說。

對於一些研究人員來說,這是太陽系邊界的明確選擇,因為從理論上講,行星系統由圍繞恒星執行的所有物體組成。

「我不明白為什麽有人認為奧爾特雲以外的任何東西都是太陽系的邊緣,」法國波爾多天體物理實驗室的天文學家 尚恩·雷蒙德(Sean Raymond )說。 「任何其他定義似乎都很荒謬。 從字面上看,它是某物可以繞太陽執行的邊緣。

然而,其他研究人員認為,由於奧爾特雲位於星際空間,即使它與我們的母星繫結,它也位於太陽系之外。

奧爾特雲的實際終點也存在很大的不確定性,有些人認為這使得它與古柏帶一樣不可靠。

哪個邊界最好?

在三個可能的邊界中,日球層是研究人員和美國國家航空暨太空總署最常用來定義太陽系邊緣的邊界。 這是因為它最容易確定,並且因為它兩側的磁性顯著不同。

「我認為日球層是邊界,因為它確實是一個邊界,」賴森菲爾德說。 「一旦你透過了它,你就知道了。」

但這並不意味著日球層頂以外的一切都應該被視為星際物體,例如巨大的太空巖石 「Oumuamua 」,Reisenfeld補充道。 「奧爾特雲最初是行星形成的相同物質的一部份,因此它由太陽系物質組成,而不是星際物質,」他說。

但是,盡管一些研究人員樂於在這個論點中選邊站,但其他人則認為太陽系沒有理由不能有多個邊界。

「我會說沒有實際的辯論,」布朗說。 「根據你試圖回答的問題的重要內容,有不同的方法來定義它。