柯伊伯帶是怎樣一個天體區域呢?

2021-01-20 天文在線

2014 MU69(Ultima Thule)和冥王星都位於柯伊伯帶(Kuiper Belt),這是一個軌道超出海王星以外的冰冷甜甜圈形狀區域。柯伊伯帶可能擁有數以百萬計的冰冷天體,並統稱為柯伊伯帶天體(KBO)或海王星外天體(TNO)。

以半長軸為準的軌道分類。圖:TheKuiperBelt_classes-en.svg: Lilyu and Eurocommuter

柯伊伯帶是太陽系外的一個恆星盤,其範圍是從海王星的軌道(30個天文單位)延伸到距離太陽約50個天文單位處。它與小行星帶很相似,但比小行星帶寬20倍之多,質量在20至200倍左右。像小行星帶一樣,它主要由太陽系形成時的小天體或殘留物組成。許多小行星主要由巖石和金屬組成,但大多數柯伊伯帶天體主要由冷凍的揮發物(稱為「冰」)組成,如甲烷、氨和水。柯伊伯帶是官方認可的3顆矮行星的「家園」:冥王星、妊神星和鳥神星。太陽系的一些衛星,如海王星的海衛一和土星的土衛九,可能起源於此地區。

柯伊伯帶的名字是以荷蘭裔美國天文學家傑拉德·柯伊伯(Gerard Kuiper)命名的,但他沒有預測到它的存在。1992年,人類首次發現了小行星15760,這是自冥王星和卡戎以來第一個柯伊伯帶天體(KBO)。自從它被發現以來,已知的KBO數量已經增加到一千多個,直徑超過100千米的柯伊伯帶天體數目已經超過了10萬顆,並且被認為都是存在的。柯伊伯帶最初被認為是周期性彗星的主要來源,因為那些軌道周期不到200年。自20世紀90年代中期以來的研究表明,該帶是動態穩定的,而彗星的真正起源地是離散盤(Scattered disc),這是一個由45億年前海王星向外運動而形成的動態活動區;離散盤的天體(如鬩神星)有極大離心率的軌道,它們可以遠離太陽100個天文單位。

柯伊伯帶天體—新視野號可能的研究目標。(藝術家的概念圖),圖:NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

柯伊伯帶不同於理論上的奧爾特雲,奧爾特雲在距離上,要比柯伊伯帶遠上1000倍,且大多數聚集為球形。柯伊伯帶內的天體,連同離散盤的天體,以及任何可能的內奧爾特雲或奧爾特雲天體,統稱為海王星外天體(TNOs)。冥王星是柯伊伯帶中體積和質量最大的天體,也是已知的體積和質量第二大的海王星外天體,在散射天體中僅次於鬩神星。冥王星最初被認為是一顆行星,冥王星作為柯伊伯帶的一部分。其地位導致了它在2006年被重新分類為矮行星。它在成分上與柯伊伯帶的許多其他天體相似,它的軌道周期是一類的柯伊伯帶天體特徵,被稱為「冥族小天體」,它們與海王星有相同的2:3軌道共振。

柯伊伯帶包含了平均距離太陽30至55天文單位的天體,通常具有接近圓形的軌道,與黃道的傾角很小。柯伊伯帶天體進一步分為共振的海王星外天體(與海王星發生軌道共振)和經典的柯伊伯帶天體(也被稱為「QB1天體」),經典的柯伊伯帶天體沒有這種共振,幾乎在圓形的軌道上運動,不受海王星的引力幹擾。柯伊伯帶天體擁有大量的共振子群,最大的是twotinos(1:2共振)和冥族小天體(2:3共振),以最著名的天體冥王星命名。古柯伊伯帶的成員包括小行星15760、創神星和鳥神星。

這張圖表代表的是傳統天體(排列成線)從極和黃道俯視的圖。QB1天體用藍色表示,與類冥天體一起的用紅色表示,海王星是黃色。圖:Patrick Rowe

參考資料

1.WJ百科-英文版本(Kuiper belt)

2.天文學名詞

3.Overview | Kuiper Belt – Solar System Exploration: NASA

 

文章作者:零度星系(天文在線)

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    2019年新視野號成功飛越了柯伊伯帶中的2014 MU69,這成為太空探索史上最遠的一次飛掠,距離冥王星約16萬公裡/10.75天文單位。天文學家大衛·傑威特(David Jewitt)和珍妮特·魯(Janet Luu)於1992年發現了第一個柯伊伯帶天體1992 QB1。歷史1930年,第一個柯伊伯帶天體冥王星被發現。而62年之後第二個天體才被發現。
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  • 柯伊伯帶天體(KBOs)和跨海王星天體(TNOs)
    柯伊伯帶天體(KBOs)和跨海王星天體(TNOs)在海王星軌道外的巨大圓盤中發現的冰冷物體,尺寸不一; 最大的包括冥王星和厄裡斯,可能比20英裡(32公裡)寬大幾十萬。在海王星的軌道之外是一個巨大的物體盤,以天文學家Gerard Kuiper的名字命名。柯伊伯帶的內緣始於海王星的軌道,距太陽約30澳大利亞。
  • 深度解析柯伊伯帶
    雖然這一區域有很多結冰天體,不過我們廣義上稱之為柯伊伯帶天體(KBOS)或者跨海王星天體(TNOS)。但它們的大小、形狀和顏色都有很大差異。更重要的是,它們在太空中並不是均勻分布的——當天文學家在20世紀90年代初剛發現它們時,一個令人驚訝的發現是,柯伊伯帶天體可以根據軌道的形狀和大小進行分組。
  • 太陽系的舞蹈室:柯伊伯帶
    冥王星其實才不孤單呢!除了說這裡是冥王星的家園,柯伊伯帶內還有另外兩個矮行星成員:妊神星和鳥神星,以及成千上萬的小冰塊和巖塊。然而眾所周知,那裡還有更多天體由於a.太小以及b.太遠而無法被我們觀測到。因此,我們推測那裡至少有十萬個「柯伊伯帶天體」或「柯伯體」如果你覺得這麼叫更有意思也可以。
  • 太陽系邊緣最神秘的「柯伊伯帶」
    柯伊伯帶是太陽系在海王星軌道(距離太陽約30天文單位)之外黃道面附近、天體密集的中空圓盤狀區域。柯伊伯帶的假說最初是由愛爾蘭裔天文學家艾吉沃斯提出,傑拉德·柯伊伯(GPK)完善了該觀點。柯伊伯帶非常的薄,主要集中在黃道平面上下10度的範圍內,但還是有許多天體散布在更寬廣數倍的空間內。海王星對柯伊伯帶的結構產生了重大的作用。在與太陽系年齡比較的時標上,海王星的引力使得某些軌道上的天體不穩定,不是將她們送入太陽系內,就是逐入離散盤或星際空間內。這在柯伊伯帶內製造出一些與小行星帶內的柯克伍德空隙相似的空白區域。
  • 冥王星在柯伊伯帶成「老大」,「小弟」成千上萬,出身成謎
    海外天體:顧名思義就是以海王星軌道之外的天體簡稱,包括了柯伊伯帶和奧爾特雲兩片密集區,這些密集區一般由成千上萬的行星碎片構成,也被稱為碎星帶。在這三個區域中,內太陽系和外太陽系相隔著一條距離太陽2.3~3.3天文單位的小行星帶,這成為兩個區域間的界限;而外太陽系和海外天體的界限正是海王星以外、冥王星以內的真空帶。當然在這三個區域中,海外天體神秘的一個區域。
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  • 矮行星冥王星的地位再受挑戰,其可能不是柯伊伯帶最大天體
    冥王星冥王星是人類在1930年發現的,是第一顆被發現的柯伊伯帶天體,當時人類對於柯伊伯帶的認識還很少,所以把冥王星列為第九大行星,但是隨著對柯伊伯帶的不斷研究和探索,發現了越來越多的柯伊伯帶天體,冥王星的地位也不斷的受到挑戰,目前冥王星是柯伊伯帶體積最大、質量第二(質量比鬩神星小)的矮行星。
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    這個入口的形狀大致像一個假想甜甜圈環繞著這個區域,作為半人馬天體模擬的一部分被發現,半人馬天體是在木星和海王星之間混亂軌道上移動的小冰體。任意路徑上的冰冷盜賊半人馬天體被認為起源於柯伊伯帶,這個區域由海王星以外的冰凍物體居住,延伸到大約50個天文單位(是太陽和地球之間平均距離的50倍),與海王星的近距離接觸會將其中一些彗星推入內部軌道,並成為半人馬天體,它們是圍繞內太陽系快速移動的大約1000顆短周期彗星的來源人口,這些彗星也被稱為木星系列彗星,或JFCs
  • 神秘的柯伊伯帶!它是如何形成的呢?第九大行星或許就藏在裡面!
    相信許多朋友對於柯伊伯帶是非常陌生的。但是,大家一定都知道冥王星。其實,冥王星就在柯伊伯帶當中。柯伊伯帶簡單點說,其實就是我們太陽系邊緣天體密集的中空圓盤狀區域。柯伊伯帶的結構和起源至今仍不清楚的。或許柯伊伯帶天體,是太陽系形成時遺留下來的一些團塊。
  • 神秘的柯伊伯帶!它是如何形成的呢?第九大行星或許藏在其中
    柯伊伯帶簡單點說,其實就是我們太陽系邊緣天體密集的中空圓盤狀區域。許多天文學家認為:由於冥王星的個頭和柯伊伯帶中的小行星大小相當,所以冥王星應該不可以算是行星的,所以科學家們又把冥王星歸入了柯伊伯帶小行星的行列當中。那麼柯伊伯帶為什麼會存在呢?
  • 柯伊伯帶為何會阻礙旅行者一號前進?
    引言:在冥王星的外圍存在著這樣的區域,這裡遍布了形態各異、大小不一的天體,但它們一般只有彗星般大小,它就是柯伊伯帶。一直以來科學家們都在研究柯伊伯帶是如何形成的?它會是阻礙旅行者一號前進的屏障嗎?
  • 天文冷知識:關於柯伊伯帶的那些事
    2014 MU69小行星 (又名「天涯海角」)和冥王星都位於柯伊伯帶——海王星軌道外的一個甜甜圈形狀的冰體區域。與小行星帶類似,柯伊伯帶是太陽系早期歷史遺留下來的區域。和小行星帶一樣,它也是由一顆巨大的行星形成的,儘管它更像是一個厚圓盤(像甜甜圈),而不是一條薄帶。
  • 柯伊伯帶,太陽系外圍的冰封之地
    1951年,美國天文學家傑納德.柯伊伯(Gerard Kuiper)通過對彗星的研究,推測出在太陽系的外圍,應該存在著一個充滿了微小冰質天體的冰封之地,它們主要是由太陽系形成之初的原始星雲構成,是目前太陽系短周期彗星的發源地。
  • 正在緩慢消亡的柯伊伯帶裡面到底有什麼?
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  • 在柯伊伯帶中運行的天體算什麼?彗星還是行星?科學家給出了答案
    但是柯伊伯帶天體的軌道是環繞太陽運行的,而且它們中的大多數根本不靠近太陽。因此,如果一個天體有冰的成分和高橢圓軌道才能被認為是彗星,因此柯伊伯帶天體更像是一個「冰凍小行星帶」,而不是一個彗星群。我認為,歸根到底我們對彗星和小行星的分類是基於大約60年前我們所掌握的知識,很明顯,如今太陽系要複雜得多。
  • 神秘的柯伊伯帶,到底是太陽系的保護圈,還是隔絕人類的界限?
    神秘的柯伊伯帶,到底是太陽系的保護圈,還是隔絕人類的界限?引言你知道嗎?太陽系的邊界是柯伊伯帶和奧爾特雲,要知道地球所在的太陽系在宇宙環境中不過是一個極小的區域,人類所在的宇宙中,有著太多未知的奧秘等待著人們一探究竟。