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什么是奎珀带? 丨 奇点天文
释放双眼,带上耳机,听听看~!
柯伊伯带是海王星之外的一个天体盘,包括小行星、彗星、矮行星和人头马等。柯伊伯带跨度从30au到50au。

柯伊伯带是海王星之外的一个天体盘,包括小行星、彗星、矮行星和人头马等。柯伊伯带跨度从30au到50au。

在太阳系最后一颗行星海王星的轨道之外,有一个长达数十亿英里的小行星盘。这个圆盘远离炙热的太阳,是极冷世界的家园。与小行星带相似,但比小行星带大很多倍,这一小行星家族拥有彗星、小行星、小行星、矮行星和人头马等。

这个由冰冷天体组成的海王星外的甜甜圈状光环被称为柯伊伯带,这里有超过一万亿颗彗星。

柯伊伯带在太阳系中的位置(图片来源:shooarts/Shutterstock)

对柯伊伯带多年的观测

当冥王星在1930年被发现时,人们普遍认为它并不孤单。从那时起,柯伊伯带就以许多不同的方式被理论化了。弗里德里克·c·伦纳德(Frederick C. Leonard)是第一个考虑到海王星之外存在这样一条带的人,他提出,这个区域有许多天体,冥王星是第一个,但其他天体的发现是不可避免的。

1951年,Gerard Kuiper发表了一篇论文,他在论文中假设了一个光环在太阳系的初期就已经形成了。然而,他认为光盘今天已经不存在了。这在很大程度上是因为,当时人们普遍认为冥王星和地球一样大,所以这么大质量的引力会把圆盘上的物质推向奥尔特云。尽管他的理论有缺陷,柯伊伯带还是以他的名字命名的!

在他之后,人们提出了更多的理论,但直到天文学家戴维·朱伊特(David Jewitt)和简·卢(Jane Luu)开始认真探索海王星之外的区域时,才有了具体的证据。1987年,他们开始了他们的探索,他们对太阳系外明显的空旷感到困惑。起初,他们开始通过亚利桑那州基特峰国家天文台和智利塞罗托洛洛美洲天文台的望远镜进行探索。他们后来去了夏威夷大学的天文研究所,使用莫纳克亚山的望远镜。

莫纳克亚山望远镜(图片来源:EastVillage Images/Shutterstock)

经过5年的空中搜寻,他们终于发现了冥王星的邻居,并于1992年8月30日宣布了它的存在,它是1992 QB1,柯伊伯带的一个物体。仅仅六个月后,他们又找到了第二次;截至2018年,在柯伊伯带已经发现了大约2000个物体。

这条腰带的名字引起了不小的争议,因为许多批评人士认为这是错误的说法。柯伊伯带的天体有时也被称为柯伊佩类天体或海王星外天体。

柯伊伯带构造特征

柯伊伯带整体形状类似于一个圆环,跨度约为30个天文单位到55个天文单位(1个天文单位=地球到太阳的距离);其最长跨度约为7.4798935 x 109公里。

据最新估计,小行星带里有各种各样的天体,包含数十万个直径超过100公里的天体,还有超过一万亿颗彗星。然而,柯伊伯带中所有物体的计算质量不超过地球的10%。

柯伊伯带的世界由于距离太阳非常遥远,所以非常寒冷。这个带中的物体需要200多年才能绕太阳运行一圈。

艺术家对冥王星的表现,显示柯伊伯带的状况(图片来源:NASA图片/Shutterstock)

柯伊伯带的天体本身被细分为不同的族,并根据它们的大小、数量、轨道以及它们如何与海王星的引力相互作用进行区分。

经典的KBOs(柯伊伯带天体)是那些符合经典定义的带天体的圆形轨道。它们又被进一步细分为“热”和“冷”,这是对它们与海王星引力相互作用程度的估计。

共振KBOs与海王星密切相互作用,与行星形成共振,影响它们的路径和它们在轴上的轨道。散盘是柯伊伯带之外的区域,它的轨道是高度椭圆的,在它的平面上是倾斜的。

其他家族包括独立天体,它们的轨道不会靠近太阳,保持在约40个天文单位;还有人马座,它们围绕木星和海王星这两个巨大行星之间的空间运行。

柯伊伯带的形成

这个带的起源可以追溯到太阳系的形成。由于海王星的主导力量,圆盘上的物质最初是海王星周围的星子。这与小行星带和木星的情况类似;海王星周围的残余物也无法聚集在一起形成自己的行星。

最初的数全部材料的柯伊伯带可能会高于它代表今天,约7 – 10倍地球质量的,但许多对象可能已经失去了由于转移轨道的巨大的木星,土星,天王星和海王星。今天,小行星带正在慢慢地受到侵蚀,残存完好的物体相互碰撞,形成更小的颗粒和尘埃。

巨行星影响柯伊伯天体(图片来源:瓦迪姆·萨多夫斯基/Shutterstock)

除了小行星和彗星,柯伊伯带也是太阳系许多矮行星的家园。这包括冥王星、豪麦阿、马科马克、夸欧尔以及近几十年来发现的许多其他行星。这些侏儒非常寒冷,是由岩石和冰组成的。在这些物体上还发现了甲烷和氨的冰化合物。

许多矮行星都至少有一颗卫星,包括冥王星、妊神星、Makemake星和夸欧尔星,尽管妊神星是椭圆形的,周围有一个环。这些矮行星有非常稀薄的大气层,通常是在它们的轨道上到达离太阳最近的点时形成的。考虑到这些冰天雪地的恶劣环境,生命存在的可能性非常小。

Haumea与它的戒指的艺术家代表(图片来源:Diego Barucco/Shutterstock)

美国宇航局的先锋10号宇宙飞船是第一个到达柯伊伯带的。尽管我们对矮行星带的大部分了解都是通过哈勃望远镜了解到的,但美国宇航局的新地平线号在2015年飞过冥王星,提供了矮行星和这个迷人而又遥远的带内条件的详细图像!

References

  1. Nasa.gov
  2. Applied Physics Laboratory
  3. UCLA
  4. STScI

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