美国国家航空航天局(NASA)的"新视野"号宇宙飞船的最新观测结果表明,柯伊伯带(Kuiper Belt)--太阳系广阔而遥远的外围区域,由成千上万颗冰冷的岩石行星组成--可能比我们想象的要延伸得更远。

新视野号"的维尼蒂亚-伯尼学生尘埃计数器(SDC)仪器在飞速穿过柯伊伯带的外缘时,探测到了比预期水平更高的尘埃--这些尘埃是较大的柯伊伯带天体(KBO)之间碰撞的微小冰冻残留物,也是KBO被太阳系外的微尘撞击器撞击后激起的颗粒。

根据科学模型,柯伊伯小行星的数量和尘埃密度应该在这个距离内10亿英里处开始下降,而这些读数违背了这一科学模型,并为越来越多的证据提供了依据,这些证据表明,主柯伊伯带的外缘可能比目前估计的还要延伸数十亿英里--或者说,在我们已经知道的柯伊伯带之外,甚至可能还有第二个柯伊伯带。

这些结果发表在2月1日出版的《天体物理学杂志通讯》上。

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艺术家构想的遥远柯伊伯带两个天体之间的碰撞。这种碰撞是柯伊伯带尘埃的主要来源,同时柯伊伯带天体被来自太阳系外的微尘撞击器撞击而产生的微粒也是柯伊伯带尘埃的主要来源。资料来源:丹-杜尔达,FIAAA

海王星之外的新发现

"新视野"号首次对海王星和冥王星以外的行星际尘埃进行了直接测量,因此每一次观测都可能带来新发现,论文第一作者、科罗拉多大学博尔德分校物理学研究生亚历克斯-多纳(Alex Doner)说。"我们可能探测到了一个扩展的柯伊伯带--有全新的天体群在碰撞并产生更多尘埃--这一想法为解开太阳系最遥远区域的奥秘提供了另一条线索。"

SDC由科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室(LASP)的学生在专业工程师的指导下设计和制造,在"新视野"号穿越太阳系的50亿英里、长达18年的旅程中探测到了小行星、彗星和柯伊伯带天体碰撞产生的微小尘粒。作为美国国家航空航天局(NASA)行星飞行任务中首个由学生设计、制造和"驾驶"的科学仪器,SDC 可对尘埃粒子的大小进行计数和测量,从而获得有关外太阳系中此类天体碰撞率的信息。

最新的惊人结果是在"新视野"号从距离太阳45天文单位(AU)到55天文单位(AU是地球和太阳之间的距离,约为9300万英里或1.4亿公里)的三年时间里得出的。

艺术家构想的新视野号航天器。资料来源:约翰-霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所

新视野号的科学家们利用夏威夷的日本斯巴鲁望远镜等天文台也发现了一些远在柯伊伯带传统外缘之外的柯伊伯天体。这个外缘(天体密度开始下降的地方)被认为在大约 50 AU,但新的证据表明,柯伊伯带可能延伸到 80 AU,甚至更远。

多纳说,随着望远镜观测的继续,科学家们正在研究SDC尘埃读数偏高的其他可能原因。一种可能性是辐射压力和其他因素将柯伊伯带内部产生的尘埃推向50 AU以外的地方,但这种可能性较小。新视野号还可能遇到了寿命较短的冰粒,这些冰粒无法到达太阳系内部,目前的柯伊伯带模型还没有将其考虑在内。

来自博尔德西南研究所的"新视野"号首席研究员艾伦-斯特恩说:"'新视野'号的这些新科学成果可能是任何航天器首次在太阳系中发现新的天体群。"我迫不及待地想知道,这些升高的柯伊伯带尘埃水平还能飞多远。"

新视野"的持续之旅

现在,新视野号已进入第二次延长任务,预计它将拥有足够的推进剂和动力,在距离太阳 100 AU 以外的地方运行到 20 世纪 40 年代。任务科学家说,在这么远的距离上,SDC 甚至有可能记录下航天器进入星际粒子主导尘埃环境的区域的过程。通过从地球上对柯伊伯带进行补充望远镜观测,新视野号作为唯一在柯伊伯带运行并收集新信息的航天器,有独特的机会了解更多有关柯伊伯小行星、尘埃源和柯伊伯带的广度,以及其他恒星周围的星际尘埃和尘埃盘的信息。

编译来源:ScitechDaily