什么是柯伊伯带？

什么是柯伊伯带？

在阔别太阳暖和的太阳系边沿，有一个由数百万乃至数万亿个冰体构成的宏大环，被称为柯伊伯带。(Image credit: StockGood via Getty Images)

据美国太空网（By Robert Lea）：柯伊伯带是一个严寒的环形冰状物体地区，它围绕着太阳系边沿的海王星轨道运转。

依据美国宇航局的说法，它相似于在火星和木星之间发觉的主要小行星带，由于它的物体由约莫46亿年前太阳系构成时留下的物质构成。

依据九大行星的说法，柯伊伯带比主要的小行星带要大得多，宽度高达20倍，质量是它的20到100倍。

像主小行星带一样，柯伊伯带也是由一颗巨行星的轨道构成的。固然气态巨行星木星构建了主要小行星带的布局，但正是海王星的轨道制止了物质聚结成一颗大行星，从而构成了柯伊伯带的薄圆盘。

人类才刚刚开头探究柯伊伯带，到现在为止仅有两艘宇宙飞船到过那边。1983年，美国国度航空航天局的先锋10号宇宙飞船拜候了柯伊伯带地区，它穿越了柯伊伯带，但没有拜候它的任何天下。紧随自后的是新视野号宇宙飞船，它在分开地球十年后，于2015年对冥王星及其伙伴冥卫一举行了观察。航天器持续拜候柯伊伯带的其他物体，包含冰冷的“太空雪人”Arrokoth。

美国宇航局写道:“柯伊伯带的确是太空中的一个前沿——这是一个我们刚刚开头探究的场合，我们的了解仍在不休提高。”

柯伊伯带天体Arrokoth的构成图像。(Image credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Roman Tkachenko)

专家解答的柯伊伯带稀有成绩

Samatha Lawler博士是美国里贾纳大学的天文学家，研讨太阳系边沿的天体。

萨马塔·劳勒

天文学家

Samatha Lawler博士是美国里贾纳大学的天文学家，研讨太阳系边沿的天体。

我们向美国天文学家Samatha Lawler博士扣问了几个关于柯伊伯带和太阳系边沿物体的成绩。

什么是柯伊伯带？

柯伊伯带是一群围绕太阳运转的比海王星更远的小型冰体。它十分相似于小行星带，但更冷，离太阳更远。

在柯伊伯带发觉了什么样的物体？

柯伊伯带中的冰冷天体被称为“柯伊伯带天体”(我晓得，有创意)，简称KBOs。冥王星是最出名的KBO，它被升级为行星的缘故之一是以前发觉数以千计的其他kbo在同一地区运转。仅有冥王星和另一个KBO阿罗科思以前有过太空探测器拍摄的特写照片。冥王星于2015年由新视野号探测器拜候，2019年由Arrokoth号探测器拜候。冥王星很圆，由水冰山和氮冰冰川构成，有5个卫星。Arrokoth直径仅有18英里(30公里)，十分红，外形像一个雪人。一切其他的kbo都只是使用望远镜举行了研讨，即使是地球上和轨道上最好的望远镜也仍旧将它们视为点，因此我们对它们的外形和颜色的了解不像冥王星和阿罗克思那么多。

是什么让这些柯伊伯带天体变得幽默？

据我们所知，多数以千计的行星，约莫多数十万颗直径凌驾62英里(100公里)的行星，等候着天文学家去发觉和丈量。它们中的每一个都是在太阳系的某个场合构成的行星物质的一点剩余，并经过行星乃至银河系的悄悄推进被安排在如今的轨道上。

关于太阳系，柯伊伯带能报告我们什么？

经过仔细丈量轨道和关于构成的信息，我们可以了解太阳系中的统统是在何处构成的，以及它约莫是怎样重组的。对柯伊伯带的研讨报告我们，海王星在比如今更接近太阳的场合构成，并且它向外迁徙。盘算机模仿体现，我们今天看到的kbo是在海王星挪动时被推到那些轨道上的。

自从你开头研讨柯伊伯带以来，最令人惊奇的发觉是什么？

看到Arrokoth的外形完全让我震动。我想可以一定地说，没有人希冀它是雪人外形的。但是，仅仅晓得一个雪人外形的物体存在就意味着我们必要一种办法来构成它，很多天文学家以前在盘算机模仿上复制了这种外形，这报告我们更多关于行星构成的具体步调。

柯伊伯带在何处？

柯伊伯带和奥尔特云是太阳系中两个主要的彗星库。(图片泉源:欧空局)

美国宇航局表现，甜甜圈外形的柯伊伯带的内缘始于海王星轨道，距离太阳约28亿英里(48亿公里)，其主要天体会合在距离恒星约46亿英里(74亿公里)处。

天文学家通常以“天文单位”(AU)来丈量太阳系内像如此的宏大距离，1 AU相当于约莫9300万英里，这是地球和太阳之间的均匀距离。

这使得柯伊伯带的内里距离太阳30天文单位，其主要地区的末了距离太阳50天文单位。柯伊伯带中另有另一个更无序的地区，称为“疏散的圆盘”，它不休延伸到距离太阳系中央恒星约1,000 AU处。这些距离意味着柯伊伯带是太阳系中最大的布局之一。

但是，柯伊伯带约莫不是太阳系中最远的冰体带。封建家们假定，比柯伊伯带更远的场合是一个叫做奥尔特云的天体聚集，它常常与柯伊伯带殽杂。

固然短周期物体被以为来自柯伊伯带，但依据美国宇航局(在新标签中掀开)的说法，奥尔特云被以为是长周期彗星的泉源，这些彗星必要凌驾200年才干绕太阳一周。

奥尔特的内边沿被以为距离太阳2000到5000天文单位，而外边沿约莫距离我们的恒星10000乃至100000天文单位，美国宇航局说(在新标签中掀开)是太阳和迩来的临近恒星之间的四分之一到一半。

柯伊伯带表如今海王星轨道之外。它的住民之一是厄里斯，在一个高度倾斜的椭圆形轨道上。(图片泉源:NASA)

谁发觉了柯伊伯带？

柯伊伯带是以荷兰天文学家杰拉德·柯伊伯(1905-1973)的名字定名的，他在1951年提出海王星之外存在一个盘状的冰状物体地区，彗星就是从那边劈头的。

在柯伊伯的事情之前，第一个被发觉的柯伊伯带住民是由克莱德·汤博于1930年2月在洛厄尔天文台发觉的冥王星。这意味着天文学家在晓得柯伊伯带之前好久就以前发觉了它，只管发觉冥王星的确招致了对海王星之外存在其他物体的推测。

1943年，爱尔兰天文学家肯尼斯·埃奇沃斯公布了一篇论文，以为太阳系天体及其分布不受冥王星轨道的限定，这可以被视为柯伊伯带看法的劈头。只管8年后，柯伊伯提出了一个更上心的例子来支持这一看法，但很多天文学家称这条冰带为“埃奇沃斯-柯伊伯”,以此作为参考。

确认柯伊伯带的存在还要再等40年。依据约翰·霍普斯金大学使用物理实行室的说法，1992年，夏威夷大学的研讨职员戴夫·朱伊特和刘丽杏发觉海王星之外有一个小天体围绕太阳运转。

这个物体，第一个“经典TNO(外海王星物体)”，终极被定名为1992QB1，并引发了数千个柯伊伯带物体(kbo)的发觉。美国宇航局指出，自从发觉1992QB1以来，天文学家以前发觉了2000多个kbo。

花了这么长时间才发觉柯伊伯带天体的缘故是它们太小太远了。

分类柯伊伯带物体

约翰·霍普斯金大学使用物理实行室称柯伊伯带天体分类如下:

冷经典kbo(柯伊伯带物体)

冷不是指温度，而是指圆形不倾斜轨道。这些物体位于距离太阳42至48天文单位和3天文单位之间的一个6天文单位宽的带中。

这些kbo屡屡很小，直径不凌驾500英里。它们的颜色也比其他kbo更红。

“经典”一词指的是这些物体属于柯伊伯所说的那品种型。

这些很约莫由构成柯伊伯带的原始物质构成，不受行星轨道的干扰。

抢手古典KBOs

“热”是指这些kbo具有非圆形和倾斜的轨道。

这意味着这些物体固然通常位于离太阳相似的距离，但在它们的轨道上，冷的经典kbo可以离太阳更远。

它们的轻重和颜色各不相反，比冷古典的更灰，也更大。它们被发觉在约莫12 AU厚的带中。

共振KBOs

这些kbo被锁定在与海王星的共振舞蹈中。冰巨人每绕太阳3圈，3:2共振子就绕太阳2圈。

②；1共振子，偶尔被称为“小冥王星”，由于矮行星是这一组中的一员，每两个海王星轨道中就有一个共振子。

疏散的kbo

这些kbo拥有不安定的轨道，约莫是由于它们离海王星太近，冰巨人的引力使它们偏离了轨道。

这些杂乱的轨道可以把这些天体带到离太阳100 AU远的场合，比海王星离太阳迩来的场合还要近。

极度TNOs(外海王星物体)

一个十分新的分组，这个种别仅有少数成员。这些物体终极约莫会被发觉基本不是柯伊伯带的一局部，由于它们可以阔别太阳1000天文单位。

柯伊伯带的出名住民

柯伊伯带是数百万岩石和冰天体的故乡，这些天体被称为柯伊伯带天体(kbo)或外海王星天体(tno)。这些天体严寒的条件是由于它们离太阳很远。美国宇航局表现在柯伊伯带约莫多数万亿个冰冷的物体，此中数十万个物体的直径大于62英里(100公里)。它是最少五颗已知矮行星的故乡，厄里斯、豪美亚、马克马克、夸欧尔，固然另有冥王星。

这些矮行星中的很多都有本人的卫星，乃至有本人昏暗的环体系，封建家迩来在夸欧尔周围发觉了一个环，它也有本人的卫星Weywot。约莫80 KBOs被发觉有轻重相似的双星伴星，这意味着无法准确确定哪个是主体哪个是玉轮，这些被称为“双星kbo”。

柯伊伯带的物体有种种外形和轻重

这幅艺术家的作品展现了悠远的矮行星厄里斯。新的察看标明，厄里斯比从前以为的要小，几乎和冥王星的轻重一样。(图片:ESO/l . calada)

最大的柯伊伯带天体是冥王星和厄里斯，冥王星的直径约为1430英里(2380公里)，而厄里斯的直径略大，约为1444英里(2330公里)。已知另有多达七个直径在600-900英里(950-1500公里)之间的柯伊伯带天体。仅有这些更大的kbo才有本人的大气层。

可见光中见过的最小的KBO直径仅有3200英尺，在42亿英里外被发觉，但这些物体的不休碰撞意味着柯伊伯带是由多量更小的碎片构成的群体。

kbo的颜色和外表反射率约莫不同。比如，冥王星反射约莫60%的入射阳光，比拟之下，地球只反射10%。

其他kbo具有较暗的外表，反射率从20%到低至4%。约翰·霍普斯金大学使用物理实行室以为，这些物体中最暗的约莫富含繁复的富碳聚合物。柯伊伯带物体的颜色被以为是从深灰到赤色，这是种种化学因素及其演化的后果，只管在云云悠远的距离上很难确定。

kbo也有多种外形，可以说最不寻常的是(486958) 2014 MU69或Arrokoth，在包华顿/阿尔冈昆语中是“天空”的意思，由于其外形，也被称为“太空雪人”。

新视野封建团队在2014年使用哈勃太空望远镜发觉了Arrokoth，它是双叶的，局部是平的。这个22英里(35公里)长、12英里(20公里)宽、6英里(10公里)厚的雪人的“头部”和“肢体”是由两个独立的肢体兼并成一个，即所谓的“交往双星”。但是，与它的雪人同名物不同，在2019年正式定名之前，这个物体被定名为“Ultima Thule”，颜色十分红。

随着冥王星被升级为矮行星，约莫太阳系最污名远扬的假定租户是“行星X”或“行星9”。这个海王星轻重的天下被以为存在于冥王星之外，它的轨道会被大大拉长。

这颗行星在2015年被提出时，主要证据是柯伊伯带边沿一些较小的kbo奇异的拉长轨道。这约莫是由一个未被发觉的大质量物体的引力影响形成的，只管除此之外的证据不休很少且有争议。

柯伊伯带正在减小分量

我们今天看到的柯伊伯带实践上约莫比已往愈加空旷。加州大学洛杉矶分校(UCLA)表现，对柯伊伯带的察看招致了“尼斯模子”的提高，该模子标明，柯伊伯带如今的质量约为地球质量的0.1倍，太大了，不成能在太阳系的年事内经过吸积增长。

这意味着柯伊伯带约莫以前包含相当于地球质量10倍乃至100倍的物质，比如今的质量多100到1000倍。这种质量的丧失很约莫是由于木星、土星、天王星和海王星的轨道转移而产生的。

依据美国国度航空航天局的说法，由于后两个行星被土星和木星迫使向外漂移，它们使很多冰状物体的途径向内弯曲。木星的宏大引力向太阳系边沿抛射，约莫构成奥尔特云，大概完全离开太阳系。

NASA增补道，柯伊伯带今天仍在腐化，那边的物体碰撞产生更小的碰撞碎片，这些碎片再次碰撞将这些物体研磨成粉末。这些尘土随后被称为太阳风的来自太阳的带电粒子流吹出太阳系。

分外资源

柯伊伯带中最污名远扬的天体是冥王星，它是围绕什么应该被以为是行星，什么不应该被以为是行星的争论的中心。将冥王星升级为矮行星的来由是国际天文学团结会(IAU)在2016年做出的决定。

在太阳系中比柯伊伯带更远的场合，有一个由数十亿乃至数万亿个物体构成的冰壳，叫做奥尔特云。

到现在为止，仅有一个航天器拜候了柯伊伯带，2015年新视野号职责飞过冥王星及其卫星。