K15·通識·028·柯伊伯帶、離散盤和奧爾特雲

2020-12-04 K15通識

今天開始,我們將探索海王星外更遠的範圍,筆鋒直戳太陽系的邊緣……

海王星是太陽系中距離太陽最遠的行星,它距離太陽的距離大約是45億千米。再向外圍,就進入柯伊伯帶了。被降級的冥王星大致位於柯伊伯帶內側位置。

柯伊伯帶被認為是距離太陽45億千米至80億千米(一說是60億千米至75億千米)的軌道上,在黃道面附近上下10度範圍內的天體密集圓盤狀區域。柯伊伯帶過去曾經被認為空無一物,是太陽系的盡頭所在。但事實上這裡滿布著直徑從數公裡到上千公裡的冰微行星。

柯伊伯帶類似於小行星帶,但範圍大得多,它比小行星帶寬20倍,重20至200倍。大部分柯伊伯帶天體在由冷凍的揮發成分(冰),如甲烷、氨和水組成。

柯伊伯帶的起源尚未明確,目前的理論推測它來源於太陽原行星盤上的碎片,這些碎片相互吸引碰撞,但最後組成了包含微行星柯伊伯帶。

1977年升空的旅行者1號,經過24年的飛行,到達距離太陽174億千米的位置,確認飛躍了柯伊伯帶。2006年1月,第一艘以探索柯伊伯帶為任務的太空飛行器——新地平線號——發射升空,經過近十年的飛行進入柯伊伯帶,開始對其的探索工作。

在柯伊伯帶外圍,零星散布著主要由冰組成的黃道離散天體。它們的運行軌道並不在黃道面附近,而是和黃道面有著大小不一的傾角。這些天體共同組成了一個叫離散盤的區域。離散盤最內側部分與柯伊伯帶重疊,外緣向外伸展,同時比一般的柯伊伯帶天體遠離了黃道的上下方。

雖然天文學的主流觀點認為離散盤是太陽系形成的早期過程中,因為海王星向外遷徙造成的引力擾動,才被從柯伊伯帶散射入高傾斜和高離心率的軌道內,但是迄今為止,我們對離散盤的所知非常有限。

矮行星鬩神星,是目前已知最大的離散盤天體。它在垂直黃道方向上的距離幾乎和平行方向上與太陽的距離一樣遠;軌道模擬顯示,黃道離散天體的軌道是怪異且不穩定的,並且最終會從太陽的核心區域拋至外圍更遙遠的地方。

這個「外圍更遙遠的地方」是一個叫奧爾特雲的區域。在理論上,奧爾特雲是一個圍繞太陽、主要由冰微行星組成的球體雲團。奧爾特雲距離太陽最遠至2光年左右,也就是太陽和比鄰星距離的一半。與之相比,柯伊伯帶和離散盤與太陽的距離不到奧爾特雲的千分之一。奧爾特雲的外邊緣標誌著太陽繫結構上的邊緣,也是太陽引力影響範圍的邊緣。

目前對奧爾特雲沒有直接的觀測證據,但科學家仍然認為它是所有長周期彗星、進入內太陽系的哈雷類彗星、半人馬小行星及木星族彗星的發源之地。

奧爾特雲外圍受太陽系的引力影響較弱,因此很容易受到臨近恆星和整個銀河系的引力影響。這些擾動都會不時的導致奧爾特雲天體離開原有軌道,進入內太陽系,成為彗星。

奧爾特雲可以分為兩部分,一個球形外層雲團,和一個與黃道面基本一致的環形內層雲團。在外層球形雲中,直徑約為20公裡以上的天體有幾十億個,直徑大於1公裡的天體可能有上萬億個,它們之間相距數千萬公裡。儘管天體眾多,奧爾特雲的總質量估計約等於地球質量的五倍。

天文學家猜測,組成奧爾特雲的物質最早位於距太陽更近的地方,在太陽系形成早期,因為木星和土星的引力作用而分散到今天較遠的位置。另一項研究認為,大部分的奧爾特雲天體都是從太陽及其鄰近恆星形成時交換的物質產生的,而不是在靠近太陽的地方形成。

1984年,美國物理學家穆勒猜想,有一顆尚未被發現的褐矮星或紅矮星在奧爾特雲內,以橢圓軌道繞太陽公轉。這顆被稱為涅墨西斯星的太陽伴星大約每2600萬年進入奧爾特雲範圍,使大量彗星墮入內太陽系,從而造成地球上大型生物滅絕事件周期性發生的現象。不過,至今沒有任何證據證明涅墨西斯星的存在,

目前尚未有任何空間探測器抵達奧爾特雲。

介紹幾個遠距離的天體:。

創神星,2002年被發現,直徑大約為1110千米,冥王星的一半,是柯伊伯帶的候選矮行星。

創神星以位於南加州的美洲原住民通格瓦部族的創世之神命名,中文名意譯而來,大致通盤古。

創神星是第一顆直接從哈勃太空望遠鏡拍攝的圖片來測量大小的外海王星天體。

科學家相信創神星與不少柯伊伯帶天體相似,是由巖石和冰的混合物構成的。創神星上有水冰的跡象,表示其可能有冰火山活動。在表面還存在少量甲烷。

創神星的軌道距離太陽大約64億千米,公轉軌道周期為286年。

賽德娜,2003年底被發現,目前距離太陽的距離是海王星到太陽的三倍。

賽德娜以因紐特神話中的海洋女神命名,傳說她居住在北極的深處。中文名音譯而來。

賽德娜的公轉軌道是一個離心率較大的橢圓,公轉周期約為11400年,是太陽系中最遙遠的天體之一。小行星中心目前將賽德娜視為黃道離散天體,也有天文學家認為賽德娜是人類發現的第一顆奧爾特雲天體。

賽德娜被發現時,是發現冥王星以來在太陽系發現的最明亮天體。賽德娜是太陽系中顏色最紅的天體之一。它大部分由水、甲烷、氮冰及託林所構成。

儘管NASA將賽德娜列入太陽系探測任務中,但是目前並未考慮任何探測計劃。

潫神星(音同彎),2004年被發現,柯伊伯帶天體。直徑約為850公裡,是一顆較大的繞日天體,被認為有可能成為一顆矮行星。

潫神星以羅馬神話中尼普頓(海王星)的妻子薩拉喀亞命名。尼普頓通希臘神話海神波塞冬;薩拉喀亞通希臘神話的海水女神安菲特裡忒。中文名意譯而來,潫:水旋渦。大致通龍母?

潫神星繞日公轉軌道與冥王星接近,擁有一顆已知的衛星潫衛一。

亡神星,柯伊伯帶類冥天體。表面呈灰色,相對明亮,且充滿水分。

亡神星以古羅馬伊特魯裡亞神話的亡者之神為名,中文名為意譯而來。

天涯海角,2019年元旦被新地平線號飛掠而過,個人更喜歡叫它葫蘆娃星……

就這些吧,繞日公轉的,就差彗星了……

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