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太阳系的尽头在哪里?

2024-03-31科学

太阳系有三个潜在的边界,这取决于你如何定义它。 (图片来源:Getty Images)

太阳系 是一个巨大的地方。 我们的宇宙邻居包括八颗行星、大约六颗矮行星、几百颗卫星和数百万颗小行星和彗星,它们都以每小时数千英里的速度围绕太阳旋转——在许多情况下是彼此旋转的,就像一个巨大的陀螺。

但它在哪里结束? 好吧,答案可能取决于你问谁以及他们如何定义 太阳系 .

根据 美国宇航局 的说法,太阳系不是一个,而是三个潜在的边界:柯伊伯带, 海王星 轨道之外的岩石体环; 日球层,太阳 磁场 的边缘; 还有奥尔特云,一个遥远的 彗星 库,从地球上几乎看不到。

每个边界的论点「都有优点」,这使得在它们之间做出选择变得复杂,新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究员 Dan Reisenfeld 回复。

但有一个是大多数天文学家最常同意的。

柯伊伯带

柯伊伯带主要由小行星组成。 (图片来源:Getty Images)

美国宇航局 称,柯伊伯带距离 太阳 30 到 50 个天文单位 (AU)。 (一个天文单位等于地球和太阳之间的距离。

这个地区充满了小行星和矮行星,如 冥王星 ,它们通过与行星的单侧引力拉锯战从内太阳系中弹出。

一些天文学家认为,柯伊伯带应该被认为是太阳系的边缘,因为它松散地代表了太阳原行星盘的边缘——后来成为行星、卫星和小行星的气体和尘埃的漩涡环。

「如果狭隘地将太阳系定义为太阳及其行星体,那么柯伊伯带的边缘可以被认为是太阳系的边缘,」Reisenfeld说。

但一些天文学家认为太阳系的这个定义太简单了,比如加州理工学院的 迈克·布朗 .

「这不是真的,」布朗提到。 「自从行星形成以来,事物已经移动了很多 - 主要是向外移动。 这意味着柯伊伯带并不包含太阳系的所有「东西」,例如难以捉摸的、假设的 第九行星 ,它(如果存在的话) 可能远远超出柯伊伯带 .

2023年10月, 在柯伊伯带之外发现的十几个新天体 也暗示了可能潜伏在更远的地方的「第二个柯伊伯带」。

因此,一些研究人员认为,该地区自身外缘的不确定性使其成为整个太阳系的不可靠边界。

日球层

日球层是太阳风与星际空间相遇的点。 (图片来源:NASA/JPL-Caltech)

#热点引擎计划# 日球层是太阳磁力影响的外缘,称为日球层。 在这一点上,太阳发出的带电粒子流,称为太阳风,变得太弱,无法排斥 来自银河 系中恒星和其他宇宙实体的迎面而来的辐射流 .

「因为日球层顶内的等离子体起源于太阳,而日球层外的等离子体来自星际,所以有些人认为日球层是太阳系的边界,」Reisenfeld说。 因此,日球层顶以外的空间通常也被称为「星际空间」,或 恒星之间的空间

有两艘航天器已经超越了日球层:旅行者 1 号,它于2012年穿越,旅行者2号,于2018年穿越。 布朗说,当旅行者号探测器越过日球层时,他们迅速检测到撞击它们的磁性和辐射类型和水平的变化,这表明它们已经越过了某种边界。

然而,尽管它的名字,日光层 并不是一个完美的球体 相反,它 更像是一个椭圆形的斑点 ,因为大多数轰击太阳系的星际等离子体从一个方向击中我们,这会产生弓形激波 - 一种圆形冲击波,使太阳系其余部分的入射辐射偏转。 弓形激波位于距离太阳约120天文单位的地方,并产生一条长尾巴,从太阳向相反方向延伸至少350天文单位。

因此,使用日球层来描绘太阳系给我们留下了一个不平衡的邻域,这与一些研究人员对行星系统的看法背道而驰。

奥尔特云

奥尔特云(左)比内太阳系(右)或柯伊伯带(中)大得多。 (图片来源:Getty Images)

美国宇航局 称,奥尔特云是最远、最广阔的潜在太阳系边界,距离太阳约100,000天文单位 .

「那些将太阳系定义为与太阳引力束缚的一切的人认为奥尔特云的边缘是太阳系的边缘,」Reisenfeld说。

对于一些研究人员来说,这是太阳系边界的明确选择,因为从理论上讲,行星系统由围绕恒星运行的所有物体组成。

「我不明白为什么有人认为奥尔特云以外的任何东西都是太阳系的边缘,」法国波尔多天体物理实验室的天文学家 肖恩·雷蒙德(Sean Raymond )说。 「任何其他定义似乎都很荒谬。 从字面上看,它是某物可以绕太阳运行的边缘。

然而,其他研究人员认为,由于奥尔特云位于星际空间,即使它与我们的母星绑定,它也位于太阳系之外。

奥尔特云的实际终点也存在很大的不确定性,有些人认为这使得它与柯伊伯带一样不可靠。

哪个边界最好?

在三个可能的边界中,日球层是研究人员和美国宇航局最常用来定义太阳系边缘的边界。 这是因为它最容易确定,并且因为它两侧的磁性显着不同。

「我认为日球层是边界,因为它确实是一个边界,」赖森菲尔德说。 「一旦你通过了它,你就知道了。」

但这并不意味着日球层顶以外的一切都应该被视为星际物体,例如巨大的太空岩石 「Oumuamua 」,Reisenfeld补充道。 「奥尔特云最初是行星形成的相同物质的一部分,因此它由太阳系物质组成,而不是星际物质,」他说。

但是,尽管一些研究人员乐于在这个论点中选边站,但其他人则认为太阳系没有理由不能有多个边界。

「我会说没有实际的辩论,」布朗说。 「根据你试图回答的问题的重要内容,有不同的方法来定义它。