首页 > 亚博在线娱乐官网登录 > 柯伊伯带的空间区域如何划分,为何总有人将其和奥尔特云混淆?

柯伊伯带的空间区域如何划分,为何总有人将其和奥尔特云混淆?

2019-08-26 08:42:09

作者:文/虞子期

在我们的太阳系,有一个寒冷神秘的区域,它就像一个膨化的圆盘,是太阳系早期遗留物的一个聚集区域,被科学家们称为柯伊伯带。这里有岩石、水冰和各种其他冷冻化合物,迄今为止已有超过2000个柯伊伯带天体(KBO)被观察者编目,并且,该区域可能包括了数十万个宽度超过100公里的物体,以及数万亿或更多的彗星数量。这个太空区域,被海王星的引力极大地激发,以至于那些冰冷的小物体无法聚集成一个大行星。柯伊伯带和小行星带之间具有一些相似点,皆由一颗巨行星所塑造。而围绕柯伊伯带的话题,往往都与彗星和矮行星有关,比如,为什么总有人会将柯伊伯带和奥尔特云混淆,以及在这个区域中有哪些与众不同的矮行星?

柯伊伯带的空间区域如何划分,为何总有人将其和奥尔特云混淆?

柯伊伯带和奥尔特云不是一回事

柯伊伯带和奥尔特云都被认为是彗星的来源,总有人会将它们混淆,但实际上奥尔特云是一个更加遥远的球形区域,它包围着太阳系,包括了柯伊伯带,是冰冷的彗星状物体。在我们太阳系中,奥尔特云是最遥远的地区,也是预测的“冰系物体”集合,远远超过太阳系中的其他物体,即使是奥尔特云中最近的物体距离太阳的距离,也被认为远远超过了柯伊伯带的外围。在行星中观测到的长周期彗星,尽管被认为起源于奥尔特云,但科学家们并没有在遥远的奥尔特云本身中观察到任何物体,从而使其成为了暂时的理论概念。

柯伊伯带是太阳系大多数彗星的来源地,但却不是彗星的唯一来源。科学家们认为它正在慢慢侵蚀自己,这里的物体偶尔会发生碰撞,而碰撞的碎片会产生较小的柯伊伯带天体,其中一些可能成为彗星。而碰撞柯伊伯带天体产生的碎片,可以被海王星的引力推动到轨道上,木星进一步将它们围成20年或更短周期的短循环,这些被称为短期木星家族彗星。鉴于它们经常进入太阳系内部,大多彗星倾向于较快地耗尽自己的挥发性冰,几乎没有、或没有可检测到的活动,并最终变成休眠或死亡的彗星。科学家们还发现,一些近地小行星实际上是被烧毁的彗星,而其中的大部分都是从柯伊伯带开始的。

柯伊伯带的空间区域如何划分,为何总有人将其和奥尔特云混淆?

柯伊伯带的空间区域如何划分

柯伊伯带巨大而黑暗,就像是一个围绕太阳的冰冷环形圈,并一直延伸到海王星的轨道之外。柯伊伯带的内缘始于海王星的轨道,距离太阳约30AU,其内部主要区域距离太阳约50 AU,该区域涵盖范围从大约30到55 AU。重叠柯伊伯带主要部分的外缘是第二个区域,被称为散射盘,向外延伸至近1000 AU,一些物体在轨道上、甚至更远。漂浮在柯伊伯带中的物体,被科学家们称为柯伊伯带天体(Kuiper Belt Objects)或KBO,该区域也是你会发现矮行星冥王星的地方。除了冥王星和一堆彗星外,还有其他有趣的柯伊伯带对象,比如,Eris、Makemake和Haumea,它们都是像冥王星一样的矮行星。柯伊伯带是我们刚刚开始探索的地方,我们对于它的理解仍在不断完善,这也是真正意义上的太空前沿,它为我们太阳系的起源提供了许多重要的线索。

现在的柯伊伯带正在逐渐消失,研究人员认为其现有材料数量可能只是原先的小部分,并且,总质量估计不超过地球质量的10%左右。相当多的柯伊伯带天体都拥有自己的卫星,也就是围绕它们运行的那些??小得多的物体,又或是二元物体。比如,冥王星、厄里斯、豪美亚和Quaoar都是拥有卫星的柯伊伯带天体。二元对象则是大小或质量相对相似的对象,它们围绕位于它们之间的点(共享质心)进行轨道运动。柯伊伯带内的一些矮行星具有薄的大气层,当它们的轨道离太阳最远时会发生坍塌。科学家们目前尚不清楚这个遥远寒冷世界,是否像我们所知的那样无法支持生命。下图中这四个面板显示了一些相对比例,从左上角顺时针分别是:内太阳系、外太阳系、分散盘中的塞德纳轨道,以及奥尔特云。

柯伊伯带的空间区域如何划分,为何总有人将其和奥尔特云混淆?

柯伊伯带进行的最大规模调查

位于我们太阳系的边缘柯伊伯带,这个遥远的古代材料库是太阳系原始星子盘的独特残余,超越了地球和所有的巨行星。科学家们关于太阳系起源残余物的探索(SSOLS),将重点关注柯伊伯带天体(KBOs),特别是其中的二元种群。目前,柯伊伯带独特的二元系统群的特性,只能通过哈勃望远镜来精确测量。在这个寒冷而平静的地区,保留了极大的二元物体,特别是那些具有相似质量的两个物体。这些二元系统是构建行星过程的强大追踪器,现在的柯伊伯带二元并非来自最初孤立物体的合并,研究人员将使用哈勃来测试,许多星子从一开始就形成二元系统的理论。

科学家们通过最近的小体形成模型表明,二元体是我们太阳系最早期的剩余物,而当成对的物体可以直接从坍缩的小规模“鹅卵石”群体形成时,这些二元物体围绕太阳旋转,并总是绕着彼此绕轨道运行。星子形成的竞争理论预测,二元和孤立柯伊伯带天体呈现出不同大小和颜色的分布情况,如果物体首先通过吸积过程形成,并在后来发生合并,科学家们希望该二元系统中的物体具有不同的颜色,并且具有与孤立物体不同的尺寸分布。但另一方面,如果通过快速坍塌过程形成的星子,从一开始产生一些孤立的物体和一些二元系统,科学家们就会期望二元系统中的物体,具有与单独物体相似的表面颜色和尺寸分布。

柯伊伯带的空间区域如何划分,为何总有人将其和奥尔特云混淆?

关于柯伊伯带的探索并非易事

在1930年,第一个柯伊伯带天体冥王星被发现。直到时间过去了62年,科学家们才知道了第二个。这与柯伊伯带天体和地球距离很远,并且其本身通常很暗的两大事实有很大关系。与许多其他柯伊伯带天体相比,冥王星具有相当明亮的反射表面,并且其尺寸较大。正是这些特质,使得冥王星在20世纪初就可通过望远镜进行探测。只是当时的科学家们还没有发现有关外太阳系的想法,尽管冥王星拥有奇怪的椭圆形和倾斜的轨道,但将冥王星视为行星是有特殊意义的。

事实上,当NASA的先锋10号航天器于1983年进入海王星轨道以外的空间时,它成为了进入柯伊伯带地区的第一艘航天器。直到20世纪90年代初,科学家们才可以使用冥王星的发现者Clyde Tombaugh在20世纪30年代无法使用的新工具。天文学科家David Jewitt和Jane Luu,于1992年将CCD相机连接到夏威夷Mauna Kea的一个大型(2.2米)望远镜上,并迅速检测到一个物体,当时该物体被命名为1992 QB1,后来又再次命名为Albion。但是,第一次访问柯伊伯带的物体是NASA的新视野号飞船,它于2015年7月飞过冥王星及其卫星。随后,科学家们有了关于这片神秘区域的更多发现,在接下来的四分之一世纪中,研究人员们发现了几千个柯伊伯带天体。

柯伊伯带的空间区域如何划分,为何总有人将其和奥尔特云混淆?

柯伊伯带区域是以天文学家杰拉德·库柏(Gerard Kuiper)的名字而命名,在 1951年,他发表了一篇科学论文,在内容中推测了冥王星以外的物体,然而,Kuiper的工作实际上并没有预测到我们在该地区实际观察到的物体数量,至关重要的是它们与海王星之间的关系。但鉴于他和他的想法在天文学家中是众所周知的,因此关于柯伊伯带的总体思想归功于他。在20世纪40年代,由于天文学家Kenneth Edgeworth发表的论文中也简要提到了冥王星以外的物体,因此该地区有时也被称为埃奇沃思 - 柯伊伯带。

谢谢您阅读观看美众网收集整理的“柯伊伯带的空间区域如何划分,为何总有人将其和奥尔特云混淆?”。

热门资讯