太阳系的柯伊伯带是什么?这9条知识送给你,你就明白了

柯伊伯带在1992年首次被发现

自从天文学家在1930年发现了冥王星后,就有人提出了柯伊伯带的概念。他们认为在海王星以外还有一片区域,聚集着大量的小天体,形成了一个类似于小行星带的结构,但远比它要更加宽广。

直到1992年,两个美国天文学家在这里发现了直径不到200公里的小行星1992 QB1,证实了柯伊伯带的存在。

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柯伊伯带的定义尚不明确

即便柯伊伯带已经被证实了,但我们对它的了解仍然有限,定义也不甚明确。我们只知道它位于海王星轨道以外,含有大量的小行星、彗星和一些冰天体,但是对它的尺寸、规模、天体总质量等信息都并不明确。据推测,柯伊伯带一共有10万颗直径超过100公里的小天体,更小的则不计其数。截至目前,我们一共发现了1000多颗柯伊伯带天体。

柯伊伯带的名称

1951年的时候,荷兰天文学家杰拉德·柯伊伯第一次提出了柯伊伯带的概念,认为太阳系周围有一片小天体围绕的圆盘。正是因为他的提出,这个区域才被称作柯伊伯带。但是,柯伊伯当初认为,这些小天体只是曾经存在过,现在已经消失了,与实际不符,所以他对柯伊伯带的贡献一直也令人诟病。

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另外,在1943年的时候,天文学家肯尼斯·艾吉沃斯也提出过这个概念,所以柯伊伯带也被称作艾吉沃斯·柯伊伯带。

柯伊伯带范围约为25个天文单位

通常来说,我们认为柯伊伯带起始于距离太阳30个天文单位的位置,也就是海王星的轨道,终结于55个天文单位处,共计25个天文单位。1个天文单位就是一个日地距离,也就是约1.5亿公里,这意味着柯伊伯带的宽度大约是37.5亿公里。不过就像我们刚才说的,这也只是推测,还有说法认为柯伊伯带的范围是39.5-48个天文单位的共振区域内。

绝大部分矮行星位于柯伊伯带内

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在冥王星被降级的时候,科学家们提出了矮行星的概念,指出这是一种介于行星和小行星之间的天体。在已经定义的矮行星行列中,绝大部分都位于柯伊伯带内。最著名的就是冥王星,以前被认为是它的卫星的卡戎目前也被归类为矮行星,另外还有鸟神星、妊神星、共工星等也都属于矮行星。

冥王星是柯伊伯带最大的天体

在柯伊伯带所有的天体之中,冥王星的体积是最大的,它的直径大约是2370公里,比排名第二的阋神星大了44公里。因此,冥王星又被人们称为是柯伊伯带之王。

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不过,由于密度比较小,冥王星的质量反而比阋神星更小,只有它的88.8%左右。另外,由于阋神星刚被发现时,人类的检测手段还不是非常发达,所以误认为阋神星体积大于冥王星,这也是导致冥王星被降级为矮行星的原因之一。

柯伊伯带不是太阳系边缘

尽管柯伊伯带距离太阳已经如此遥远,但它远远没有触及到太阳系的边缘。在柯伊伯带之外,还很可能存在着一片更加巨大、更加惊人的结构——奥尔特云。奥尔特云可能是彗星的家园,它才是太阳系最外层的结构,距离太阳5-10万个天文单位,也就是说,它的最外侧距离太阳可能有1.5光年的距离。由此可见,太阳的引力是多么巨大。

其他恒星也有“柯伊伯带”

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科学家相信,柯伊伯带绝非是太阳系独有的结构。根据目前的观测,至少有9颗恒星像我们的太阳系一样,拥有着类似于柯伊伯带的结构,这样的发现得益于哈勃太空望远镜等观测设备的强大能力。看起来,这些恒星和太阳拥有着类似的形成过程,因此才拥有了这样类似的结构。

海卫一可能曾经属于柯伊伯带

在太阳系的200多颗卫星之中,海卫一是最奇怪的,它是唯一一个逆向公转的卫星。也就是说,通常卫星的公转方向和行星的自转方向相同,只有海卫一的公转方向是与海王星相反的,这意味着它不是和海王星共同形成的。那么,这颗直径达到了2706公里、比冥王星还巨大的卫星到底是从何而来呢?

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天文学家推测,海卫一可能原本就是属于柯伊伯带的天体,后来误入海王星轨道,被海王星捕获,变成了它的卫星。这也是可以理解的,冥王星有时候也会比海王星更靠近太阳,但是二者轨道并不交叉,所以没有被捕获。可以想象,如果海卫一没有被捕获,柯伊伯带之王的名号大概就属于海卫一了吧。

人类已有5个探测器进入过柯伊伯带

尽管柯伊伯带非常遥远,但也并非是遥不可及。对于人类来说,已经有5个探测器曾经进入过柯伊伯带了。

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  • 旅行者1号是最著名也是最早的一个,它在1977年9月5日正式发射升空,并且在2013年时飞出太阳日球层,距离太阳已经超过100亿公里,远远超过了柯伊伯带的范围,成为第一个穿越柯伊伯带的人类探测器;
  • 在旅行者1号之后,旅行者2号也同样飞出了太阳系日球层。它是唯一一个拜访过天王星和海王星的人类探测器,为人类提供了大量宝贵的资料;而后它飞往宇宙深处,大约再过几年将耗尽所有能量,与地面彻底失去联系;
  • 1983年6月13日,NASA的先驱者10号探测器飞越海王星轨道,并于1986年10月飞出冥王星轨道。它在2003年彻底停止了信号,目前应该还在朝毕宿五飞行;
  • 先驱者11号发射于1973年,比旅行者号更早,但是速度比较慢。截至2011年3月6日,先驱者11号探测器距离太阳已经有82亿公里,虽然没有飞出日球层,但同样突破了柯伊伯带的范围;
  • 新地平线号探测器是目前最有希望飞得更远的探测器,并且在2015年成为了目前唯一一个近距离探索过冥王星的探测器,在2018年的时候飞越日球层。目前新地平线号探测器运行良好,有望持续突破人类的极限。


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