64亿公里外!新视野号正在探索这颗人类史上最远“雪人”天体!

2015年7月,来自美国国家航空航天局(NASA)的“新视野号”(New Horizons)探测器飞越冥王星,并向着有史以来人类将要探测的距离最远的天体:2014MU69。

当2019年1月1日,新视野号成功到达2014 MU69附近时,人类将要做的成为了现实!这颗小天体是人类2019年为止探索过的最远天体!科学家沸腾了!

“我们创造了一项纪录!”“新视野”号的首席研究员艾伦·斯特恩(Alan Stern)在这次飞越之后激动地说:我们比冥王星要远十亿英里,现在我们要继续进入柯伊伯带探索这颗天体的奥秘!


冥王星和2014MU69都位于柯伊伯带(Kuiper Belt)内。柯伊伯带是太阳系外围的早期天体聚集地。这些天体被认为是来自早期太阳系的原始样本,通过与更大天体的引力相互作用而被抛掷到边界层,这些大天体随后会成长为行星。科学家称对它们的研究将揭示太阳系在其生命的最初阶段所发生的奥秘。

早在2003年,美国国家科学院(National Academy of Sciences)关于行星十年调查(planet Decadal Survey)就强烈建议对冥王星的访问包括飞越柯伊伯带天体(KBOs),可以使我们对太阳系中此前未被探索的部分有更深入的了解。后来“新地平线”号于2006年发射升空,为这次飞越提供了额外的燃料,其动力和通信系统都足够在未来数年在冥王星轨道以外的地方工作。


2011年,“新视野号”的科学家们使用地面望远镜开始寻找第二个目标,但所有新发现都没有进入“新视野号”的目标。2014年,哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope)加入了搜寻行动,找到了5个可能的目标。其中之一是2014MU69。2015年8月,新视野团队选择2014年MU69作为下一个潜在目标。

提到关于新视野号的目标,斯特恩说:“2014MU69是一个很好的选择,因为它就是那种古老的KBO,是在它的现有轨道上形成的。”“此外,与其他候选目标相比,KBO实现目标所需的燃料更少,它位于冥王星16亿公里之外,可以为飞越节约更多燃料,用于辅助科学,并增加了燃料储备,以防范不可预见的情况。”

2017年,“新视野”团队向公众征求了为KBO取外号的建议,最后决定了这个称号:Ultima Thule,意思是“超越已知世界”或者“终极之地”。“MU69是人类的下一个终极目标,”当名字公布时,斯特恩说。这个绰号引起了争议,因为它在历史上代表的是纳粹先驱和现代使用的极端组织。然而,“新视野”团队决定继续使用这个昵称,尽管它有潜在的负面关系。

斯特恩坚定地说:“新视野号的意义代表永远的探索,和终极之地这个词有异曲同工之妙,它是很老,但是意义很深刻。并且就因为一些邪恶的人或组织曾经喜欢这个词,所以我们不会让他们劫持它。

2018年12月31日,距离地球40亿英里的柯伊伯带天体Ultima Thule被美国国家航空航天局的“新视野”号宇宙飞船观测到,它是宇宙飞船所访问过的最远的天体。

当像KBO这样的天体在地球和恒星之间运行时,天文学家可以利用星光来研究遥远的目标,这种技术被称为恒星掩星。2017年6月3日、7月10日和7月17日,Ultima Thule穿梭于地球和几颗不同的恒星之间——每天一颗。每个事件只持续2秒左右,只能从地球上的陆地和海洋的狭窄地带看到。

“这项工作历时6个月,使用了3架探测器、24架便携式地面望远镜和美国宇航局的索非亚机载天文台。这是天文学历史上最具挑战性的掩星现象,但我们做到了!”斯特恩说。“我们首次发现了2014年MU69的形状和大小,这是柯伊伯带的科学宝藏,我们将在17个多月后进行探索。”多亏了这次成功,我们现在可以更有信心地计划接下来的飞行了。

2017年的三次观测结果都显示,Ultima Thule卫星并没有在预期的轨道上运行。而且,在7月10日的观测中出现的一个小光点让天文学家感到困惑,因为它看起来像是MU69,但是实际上是两个独立的天体。综合起来,结果表明MU69并不是独自在太空中旋转。天文学家纷纷认为MU69可能至少有一颗卫星,甚至是一群自然卫星。但是后来结果证明他们错了!

2019年1月1日,美国东部时间12:33分,“新视野”号成功飞越了2014MU69,创造了历史,并推翻了科学家先前对2014MU69的判断。由于Ultima Thule距离地球如此之远,以至于直到将近10个小时过去后,科学家才确认这次任务成功完成并创造了历史。

在这次飞越中,“新地平线”号在距离终极之地约3540公里的地方经过了它的最后一极,这比它经过冥王星近了5800英里(9300公里)。


在这次飞越之后,NASA发布了第一张经过解析的Ultima Thule照片,照片显示这个21英里(33公里)长的物体由两个大致球形的叶状物组成。这两块叶状物在领口处连接得很紧,领口处的材料比其他部位更光亮。

当第一张彩色照片发布时,科学家惊呆了,简直像极了中国的葫芦娃和圣诞节的雪人!研究人员说,这两个脑叶看起来都是红色的,可能是由于深空辐射造成的变色。这对极有可能是从两个独立的物体逐渐聚集在一起开始的,移动速度不到每小时1.6公里。

科学家称新视野号拍摄的KBO图像将有助于我们了解这些碎片是如何组合在一起形成太阳系的。

并且他们认为,现在所看到的可能是迄今为止人类探测器所见过的最原始天体,很可能代表着太阳系中任何地方都能看到的最古老、最原始的一类天体。”


这张柯伊伯带天体Ultima Thule的第一张彩色照片显示了该天体在2019年1月1日飞越137000公里时的红色照片。从左到右:一个增强的彩色图像,一个高分辨率的黑白图像,和一个叠加,结合到一个更详细的视图。

这个小天体的体积还不到冥王星的1%,直径不到700公里,这就是为什么“新视野”号如此近距离观测的原因,因为它太小了。当然,如此近的距离意味着我们可以看到更多的细节,

获得详细的图像和其他数据,这将彻底改变我们对柯伊伯带和KBOs的理解。

“新视野号”于2018年8月首次尝试拍摄了这张照片,当时距离地球还有1亿多英里(1.7亿公里)。当时,目标仍然是星群中的几个点之一。


就在宇宙飞船逼近Ultima Thule的时候,这个物体仍然很难破译,但是一个不寻常的信号暗示了它的双叶形状和旋转角度。甚至在这一历史性事件发生前的几个小时,Ultima Thule还是一个神秘的物体,唯一知道的是它不是圆的。”

KBO的旋转方式很像对着飞船的时钟指针,这一谜题直到飞越之前才得以解开。这次近距离接触发现了它大约15个小时的旋转周期。

目前新视野号正在研究并整理终极之地的详细数据,这些数据将需要20个月的时间才能传回地球。未来几年,科学家们将仔细研究这些数据,以尽可能多地了解柯伊伯带。

不过预计在2027年之前,新视野将离开终极之地踏上新目标的征程!