当前位置: 华文世界 > 科学

宇宙深处的未知边界:柯伊伯带规模远超预期,天文学家发现新证据

2024-07-05科学

新视野号太空船在探索神秘的柯伊伯带的旅程中,并不孤单。在地球上,夏威夷大岛上的昴星望远镜正用其超超级摄像机(Hyper Suprime-Cam)沿着新视野号的轨迹观测柯伊伯带。最新的观测结果表明,柯伊伯带的范围比科学家们原先认为的要广阔得多。

这些观测不仅帮助新视野号寻找下一个探索目标——柯伊伯带天体(KBO),而且也揭示了柯伊伯带可能比我们所知的要大,甚至可能存在一个我们尚未了解的外柯伊伯带。到目前为止,昴星望远镜已经发现了许多小天体,但它们并不在新视野号的轨迹上。最令人惊讶的是,至少有两个天体的轨道超出了目前假定的柯伊伯带「极限」——50天文单位。

如果继续在这个「极限」之外发现更多这样的天体,这意味着柯伊伯带的范围可能比我们想象的要大,或者它可能由内柯伊伯带和外柯伊伯带两部分组成。科学家们已经知道,由于新视野号上装载的尘埃计数器所进行的观测,这个带比预期的要尘土飞扬得多。

这些发现对我们理解太阳星云有着深远的影响。一个典型的行星盘从宿主星延伸大约100天文单位,而估计延伸约50天文单位的柯伊伯带非常紧凑。基于这种比较,我们认为,太阳系诞生的原始太阳星云可能比现在的柯伊伯带延伸得更远。

假设原始盘相当大,那么可能存在尚未发现的行星体触及了柯伊伯带的外边缘。如果发生了这种情况,那么在当前带的外限寻找这样一个被切断的天体是有意义的。也有可能,那种截断创造了一个在当前已知带之外的第二个柯伊伯带。这个未知的区域可能尘土飞扬,并且很可能至少有一些较大的天体。

即使新视野号的轨迹上没有发现任何天体,使用昴星望远镜研究它发现的天体的分布将帮助科学家理解太阳系的演化。昴星望远镜的超超级摄像机是寻找新视野号飞掠目标的一部分,它配备了一个特殊滤镜以协助搜索。

自从2019年新视野号飞越Arrokoth以来,昴星望远镜一直在寻找更多的KBO进行探索。搜索集中在沿着太空船穿过带的两个超超级摄像机领域。新视野号团队花费了大约30个半夜晚来寻找超过240个外太阳系天体。

下一步是由一个日本团队分析这些观测的图像。他们使用了一种与任务团队不同的方法,并发现了七个新的外太阳系天体。然后,科学家们使用JAXA开发的移动目标检测系统分析了HSC数据。这些发现的天体中,有两个的轨道已经被确定,并被小行星中心(MPC)分配了临时名称。

这些发现告诉我们,柯伊伯带比任何人预期的都要多。持续的昴星观测将帮助我们探测和确认更多的天体,进一步扩展我们对太阳系边界的认识。新视野号团队的搜索至今仍在继续,一系列论文将在未来发表,主要由北美团队负责。这项研究,使用日本开发的方法和由日本研究人员领导,发现了有潜力扩展柯伊伯带区域的源头,是那些出版物的前奏。