太陽系020 ~ 柯伊伯帶, 找尋海外星體

太陽系020 ~ 柯伊伯帶, 找尋海外星體

11/28/2019

 

这顆冥王星根本就不是羅威爾心目中想要找的那顆X行星嘛! 於是在20世紀80年代, 找尋这行蹤可疑的X行星又開始火热起来! 這時大夥都相信太陽系海王星之外, 一定存在一顆至少如木星一般大小的冰球!

 

故事變得曲折, 因為冥王星和海王星存在3:2 比例共振, 任何一颗大星存在, 会破坯这種共振, 除非他要在很遙遠之處, 如: 48~75AU! 这幾乎到了奧爾特雲了! 觀察到的机率更是難上加難!

 

發現柯伊博帶

1943年, 英國天文学家肯尼斯‧埃奇沃 (Kenneth Edgeworth, 1880~1972) 認為冥王星所在的区域, 實在離太陽太遠, 星際殘留下的碎片不易結合成大的星球, 因此預測这区域可能会有無數小碎片组成一個如圓盤般的天体, 繞着太陽旋轉。这概念一點也不陌生, 這時大家立刻会聯想到存在火星和木星之間的小行星帶。

 

1951年, 果不期然, 这比小行星帶寛20倍的行星帶, 被荷裔美國天文学家杰拉德‧柯伊伯 (Gerard Kuiper, 1905~ 1973) 發現了。这带距離太陽約30~ 55AU (45~83億公里), 就被命名為柯伊伯帶。

 

從1992到2002年, 10年內在柯伊伯帶中陸續發現了600多顆天体, 直徑從50~1200公里。

 

v 1992年, 兩位美國天文学家, 猶維持和魯烏找到冥王星之外第一顆柯伊伯带天体 (KBO), 直徑200公里, 命名為1992 QB1, 距日平均距離是43AU, 公轉周期291年。

v 1994年, 耶鲁大学發現了新冠軍, 命名為2004DW, 平均直徑1500公里, 離太陽50AU。

 

v 一個月後, NASA也不甘勢弱, 發現的冰岩, 又創新紀錄, 直徑2000公里, 離太陽90AU, 公轉周期10500年, 取名為塞德娜。

 

v 幾年後, 在柯伊博帶已有上千個天體被發現。絕大部分都是大大小小的冰塊, 其中最大的是2002年發現的誇欧爾, 直徑約1250公里, 大小幾乎等於冥王星 (直徑約1270公里)。

 

v 2005年, 加州理工學院的Mike Brown發現了鬩神星 (Eris), 直徑約2320公里, 竟然比冥王星还大, 不久在柯伊伯带中又發現了其它小些的天体如: 妊神星 (直徑約1630公里)和鳥神星(直徑約1430公里)等, 後來都被歸類為矮行星。

 

 

總之, 帶中多是直徑數公里到數千公里的微行星, 它们多由冷凍甲烷、氨、水…等物質组成,直徑超过100公里的天体, 可能達到10萬顆, 全加在一起總質量約地球1/10。太陽系的邊界又向外擴張了數倍。

 

柯伊博帶在48AU处像断崖般, 天體碎片突然終止, 科学家認為其間一定有鬼。1999年, 科学家預測該附近必然存在一顆質量至少和地球一樣的行星, 阻止这帶的延伸。这颗「假想的」氣體行星名叫太極 (Tyche), 她可能藏在奧爾特雲的深处, 如長周期彗星一般, 偶而会飛近太陽系內圈和我们打聲招呼。

 

天体特徵

柯伊伯帶內的天体以其特徵大致可分為兩類: ⑴經典型天体, 它们多是在早期太陽系冷却時氣雲盤冷凝形成, 軌道偏心率小, 或較呈圓形, 傾斜度非常大, 最大可達30度。⑵ 散布性天体, 偏心率很大(橢圓形), 範圍大。近遠日點從35AU到200AU。哈雷彗星便是典型例子。

 

這些天体形成的假說是, 早期太陽系中被彈射出去的小行星, 途中又受大行星引力加速射到这邊荒之地。從此受到銀河系內, 眾恆星潮汐束縛, 固定其遠程範圍。柯伊伯帶將太陽系的疆域從30AU向外延伸到了55AU, 又推廣了一倍。