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宇宙深處的未知邊界:古柏帶規模遠超預期,天文學家發現新證據

2024-07-05科學

新視野號太空船在探索神秘的古柏帶的旅程中,並不孤單。在地球上,夏威夷大島上的昴星望遠鏡正用其超超級攝影機(Hyper Suprime-Cam)沿著新視野號的軌跡觀測古柏帶。最新的觀測結果表明,古柏帶的範圍比科學家們原先認為的要廣闊得多。

這些觀測不僅幫助新視野號尋找下一個探索目標——古柏帶天體(KBO),而且也揭示了古柏帶可能比我們所知的要大,甚至可能存在一個我們尚未了解的外古柏帶。到目前為止,昴星望遠鏡已經發現了許多小天體,但它們並不在新視野號的軌跡上。最令人驚訝的是,至少有兩個天體的軌域超出了目前假定的古柏帶「極限」——50天文單位。

如果繼續在這個「極限」之外發現更多這樣的天體,這意味著古柏帶的範圍可能比我們想象的要大,或者它可能由內古柏帶和外古柏帶兩部份組成。科學家們已經知道,由於新視野號上裝載的塵埃計數器所進行的觀測,這個帶比預期的要塵土飛揚得多。

這些發現對我們理解太陽星雲有著深遠的影響。一個典型的行星盤從宿主星延伸大約100天文單位,而估計延伸約50天文單位的古柏帶非常緊湊。基於這種比較,我們認為,太陽系誕生的原始太陽星雲可能比現在的古柏帶延伸得更遠。

假設原始盤相當大,那麽可能存在尚未發現的行星體觸及了古柏帶的外邊緣。如果發生了這種情況,那麽在當前帶的外限尋找這樣一個被切斷的天體是有意義的。也有可能,那種截斷創造了一個在當前已知帶之外的第二個古柏帶。這個未知的區域可能塵土飛揚,並且很可能至少有一些較大的天體。

即使新視野號的軌跡上沒有發現任何天體,使用昴星望遠鏡研究它發現的天體的分布將幫助科學家理解太陽系的演化。昴星望遠鏡的超超級攝影機是尋找新視野號飛掠目標的一部份,它配備了一個特殊濾鏡以協助搜尋。

自從2019年新視野號飛越Arrokoth以來,昴星望遠鏡一直在尋找更多的KBO進行探索。搜尋集中在沿著太空船穿過帶的兩個超超級攝影機領域。新視野號團隊花費了大約30個半夜晚來尋找超過240個外太陽系天體。

下一步是由一個日本團隊分析這些觀測的影像。他們使用了一種與任務團隊不同的方法,並行現了七個新的外太陽系天體。然後,科學家們使用JAXA開發的移動目標檢測系統分析了HSC數據。這些發現的天體中,有兩個的軌域已經被確定,並被小行星中心(MPC)分配了臨時名稱。

這些發現告訴我們,古柏帶比任何人預期的都要多。持續的昴星觀測將幫助我們探測和確認更多的天體,進一步擴充套件我們對太陽系邊界的認識。新視野號團隊的搜尋至今仍在繼續,一系列論文將在未來發表,主要由北美團隊負責。這項研究,使用日本開發的方法和由日本研究人員領導,發現了有潛力擴充套件古柏帶區域的源頭,是那些出版物的前奏。