短周期彗星的发源地——柯伊伯带

柯伊伯带在太阳系圆盘外围,海王星轨道以外,距太阳30~500天文单位(AU)的环带天区内,分布以亿计的固态小天体,是短周期彗星(绕太阳运行不到200年)的发源地。柯伊伯带内可能有成千上万个大于100公里的冰体,估计有一万亿颗或更多的彗星。

短周期彗星的发源地——柯伊伯带

这个关于短周期彗星起源的设想最早由爱尔兰天文学家E.埃奇沃思提出,后于1951年由美籍荷兰天文学家G.P.柯伊伯发展为相应的理论,后人将这一预期的环带称为柯伊伯带,或埃奇沃思–柯伊伯带。

柯伊伯带与小行星带相似,但要大得多——20倍的宽度,20到200倍的质量。和小行星带一样,它主要由小型天体或太阳系形成的残余物组成。虽然许多小行星主要由小行星和金属构成,但大多数柯伊伯带天体主要由冻结挥发物(称为“冰”)构成,如甲烷、氨和水。柯伊伯带是三颗官方认可的矮行星的家园:冥王星、土卫五和神马星。太阳系的一些卫星,如海王星的海卫一和土星的崔顿被认为起源于此。

1992年,英国天文学家D.朱维特和美籍越南天文学家J.鲁氏利用设在夏威夷莫纳克亚天文台的3.6米CFH光学望远镜观测到一个海王星轨道外的环日轨道运行的小行星,随后又发现更多类似的天体,证实了柯伊伯带的存在。后人将带内的小天体称为柯伊伯带天体,或“海外天体”。

到2006年,观测到的总数已超过1 000个,其中最大的一个直径达1 200千米,和卡戒星冥卫的大小相近,其余的直径多为200~400千米。随着观测能力的增强,将会发现更多和更小的柯伊伯带天体。估计带内直径大于100千米的小天体至少有70 000个,主要集聚在距离太阳50 天文单位环带内。整个柯伊伯带内的小天体总数以十亿计,总质量可达0.2个地球质量。

柯伊伯带内有很多小型的天体或者是许多的微星,一般来说普遍认为它们是围绕着太阳的原行星的盘碎片,它们是没有成功的结合成行星,但是形成的一些就是比小行星小的一个天体,最大的直径都不超过3000公里。冥王星就是因为它的大小和柯伊伯带小行星的大小相当。所以就被排除在了太阳系的八大行星之外归入到了柯伊伯带小行星的行列之中。

关于柯伊伯带的形成还有它的存在的一些问题,我们就没有通过实际的观察而进行解决。更多的我们是寄希望于未来的我们的望远镜巡天计划,希望对柯伊伯带有着更多的理解。现在柯伊伯带的存在对于我们来说还是太阳系形成未解的谜团的一部分。


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