柯伊伯带指的是什么?

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柯伊伯带是太阳系的组成结构之一,是八大行星的同胞兄弟姐妹,是太阳系的最外围区域。

我们知道太阳系内有八大行星,处于最外围的是海王星,海王星距离太阳大约38.8个天文单位,在海王星更外围的是降级成矮行星的冥王星,冥王星距离太阳大概39.3天文单位。

包括冥王星以及向外的一个圆环区域,大约距离太阳40~50个天文单位的位置有很多由尘埃和冰晶构成的小天体,目前发现的数量已经超过1000个,这些天体目前认为是太阳系原始星云的残渣,并没有形成较大的天体,这个区域最早是由荷兰裔美国天文学家柯伊伯提出的,所以就称这个区域为柯伊伯带。

那么为什么会形成柯伊伯带了?

查询资料发现,柯伊伯带和处于火星和木星之间的小行星带不同,主要是冰封物质,那么这些物质就不可能是在太阳附近形成的,因为如果接收到太阳的辐射太多,这些冰封天体有的可能消失。在形成地球等八大行星的同时,各种物质互相碰撞、吸积,也形成了很多微小的固态内核,这些固态内核最早主要集中在木星附近,后来被木星甩到了现在的位置,继续集聚冰晶和尘埃形成了现在的柯伊伯带。

由于这些小行星本身不发光,距离太阳地球较远,因此发现是一个很不容易的过程,上图是荷兰裔美国天文学家柯伊伯。

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核先生科普


在我们太阳系中,大多数人都对8大行星比较熟悉,其实在8大行星的轨道之外,也是有很多天体存在的,比如在海王星的轨道之外并非就成了虚无的空间,海王星轨道距离太阳平均有42亿公里,然而相对于它外面的柯伊伯带和更外面的奥特星云来说,海王星轨道以内的地方简直就是太阳系的核心位置。


柯伊伯带是太阳系的海王星轨道(距离太阳约30天文单位)外,黄道面附近的天体密集的中空圆盘状区域。这一片区域中也有着很多的星体已经被发现,比如著名的冥王星就属于柯伊伯带天体。


柯伊伯带的假说最初本来是由爱尔兰裔天文学家艾吉沃斯提出,后来美国杰拉德·柯伊伯(GPK)完善了这一学说,后来便以他的名字命名这一太阳系的独特区域。

柯伊伯发现很多短周期彗星远日点都位于海王星的轨道之外,为了解释短周期彗星的来源,他提出在海王星轨道外存在一个圆盘状的天体密集区,这里的天体主要由水、甲烷、尘埃等组成,不仅有彗星存在,也有一些大质量的矮行星存在,天文学家们认为在柯伊伯带中至少有数百颗矮行星,如今已经发现了数十个,他们主要集中位于距离太阳的38~50天文单位之间,并且几乎每个柯伊伯带天体都含有大量的水冰,也可以说每一个柯伊伯带天体都相当于一个水库。不过这里的天体虽然很多,但是总质量并不大,大约只相当于地球质量的1/10左右。




柯伊伯带的复杂结构和精确的起源仍是不清楚的,一般认为它是来自环绕着太阳的原行星盘碎片,因为未能成功地结合成较大的行星,才体现为远离太阳的柯伊伯带的小天体,这里最大天体的直径都小于3000公里。


人类的方向


1951年,美国天文学家杰纳德.柯伊伯(Gerard Kuiper)通过对彗星的研究,推测出在太阳系的外围,应该存在着一个充满了微小冰质天体的冰封之地,它们主要是由太阳系形成之初的原始星云构成,是目前太阳系短周期彗星的发源地。

由于当时的观测条件有限,在杰纳德.柯伊伯的有生之年,他的推测都没有得到证明,直到1992年,人们才在这个位置发现了除了冥王星以外的第一个天体“1992 QB1”。

在接下来的时间里,随着观测水平的不断提高,人们又在这里陆续发现了数以千计的其他天体,这与杰纳德.柯伊伯的推测基本相符,为了纪念他,人们将这片区域命名为柯伊伯带(Kuiper belt)。

柯伊伯带有很多地方都与木星与火星之间的小行星带相似,但它的范围却比小行星带大得多。柯伊伯带的范围从海王星轨道(30个天文单位)之外,一直延伸到距离太阳50多个天文单位的地方。

大多数的柯伊伯带天体,都集中在距离太阳42到48个天文单位的区域,它们沿着一条与黄道面倾角很小的、近似圆形的轨道围绕太阳运行。

之前的天文学家认为,在太阳系形成之初,各种物质互相碰撞、吸积,慢慢形成了现在的类地行星、以及气态行星的固态内核。在这个过程中,很多挥发性物质被太阳风吹到了外围,它们在这里冻结成了固体,并和其他的原始物质一起形成了现在的柯伊伯带。

但这个推论后来却被推翻,因为根据已有的观测数据推测,柯伊伯带拥有数量巨大的天体,其中直径大于100公里的柯伊伯带天体就多达10万个,而整个柯伊伯带的质量是不足以形成这么多、这么大的天体的。

因此,更新的理论认为,柯伊伯带形成于比现在更靠内的位置,而当时的海王星、天王星也比现在的位置靠内。这样初期柯伊伯带就可以拥有更多质量,从而形成现在这些天体。

初期的海王星、天王星的轨道会向外飘移,柯伊伯带的天体也就随之移动,当海王星到达现在这个位置时,太阳的引力阻止了海王星继续向外移动,这时柯伊伯带的天体就被逐渐“甩”了出去。

由于柯伊伯带距离地球太过遥远,我们对这里知之甚少,只能通过少量的数据来推测柯伊伯带的“前世今生”。但相信随着科技的发展,这块太阳系外围的冰封之地,我们终会揭开它神秘的面纱。

顺便提一下,正是因为柯伊伯带的发现,导致冥王星被踢出了九大行星之列。原因很简单,在这里类似冥王星的天体太多了,如果把冥王星算上,那其他的也要算上,这不乱套了吗?


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魅力科学君


柯伊伯带被认为太阳系长周期彗星的发源地,此空间内充满着小行星群,低温的冰物质脏雪球,太空碎片。距离太阳30-55天文单位(日地距离)。

柯伊伯带最初被认为是太阳系的边缘,但随着天文观测技术的发展,天文学家认为太阳系被奥尔特星云包裹着。被开除出行星家族的冥王星就处在柯伊伯带,被降级成矮行星,其卫星卡戎也被认为是起伴星。

人类对柯伊伯带的主要结构及精确起源尚不清楚,科学家认为其主要物质是太阳的原行星盘碎片,因没有成功形成行星,都变成了小天体。靠近内侧的柯伊伯带由于受到木星及天王星等引力作用,很少有天体,柯伊伯带的大部分天体处在外围。
(图片来源网络,侵删)


以上是我的简单回答,祝好。


科学黑洞


美国天文学家大卫.朱维特和美籍越南裔天文学家刘丽杏合作在1992年和1993年发现了柯伊伯带小天体15760和181708,证实了柯伊伯带的存在。根据科学家观测显示,柯伊伯带天体主要集中在半长轴39―48天文单位之间的范围。

“新视野”号2006年升空,主要任务探测冥王星及其最大的卫星“卡戎”,以及位于柯伊伯带的小行星群。2015年7月14日,它飞掠冥王星随后朝柯伊伯带进发。在2017年开始探索柯伊伯带期间,至少观测到20个KBO、矮行星及“半人马座”。


知对知错学物理


柯伊伯带是太阳系在海王星轨道(距离太阳约30天文单位)外黄道面附近、天体密集的中空圆盘状区域。是由冰质碎片组成的广大尘埃带,由46亿年前太阳系形成时剩余的原始物质组成。

柯伊伯带有时被误认为是太阳系的边界,但太阳系还包括向外延伸两光年之远的奥尔特星云。


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