在冥王星以外的外太阳系中发现的神秘天体

最近使用斯巴鲁望远镜的超宽视场定焦相机进行的观测表明，在柯伊伯带更远的地方可能还有一群小型天文天体等待被发现。

据专家介绍，这些发现对于更好地了解太阳系的形成至关重要。

这项研究是通过斯巴鲁望远镜和穿越外太阳系的新视野号宇宙飞船之间的国际合作实现的。

柯伊伯带：您应该了解的内容

柯伊伯带是我们太阳系中的一个巨大的区域，位于海王星之外，到处都是冰冷的天体和太阳系早期的遗留物。

把它想象成一个遥远的、寒冷的垃圾场，围绕太阳运行，到处都是矮行星、彗星和岩石碎片等东西。

冥王星曾经是我们的第九颗行星，是柯伊伯带最著名的居民，但它只是众多行星之一。这些天体被称为柯伊伯带天体（KBO），大小不一，从微小的岩石到可以与小行星竞争的大块岩石。

这条带距离太阳大约 30 到 55 个天文单位（AU），是地球和太阳之间距离的 30 到 55 倍！

科学家们认为，柯伊伯带可能为我们的太阳系是如何形成提供了关键见解。它就像一个冰冻的时间胶囊，保存着数十亿年来没有太大变化的材料。

通过研究 KBO，天文学家希望弄清楚太阳和行星刚刚开始时周围的条件。

新视野号飞越柯伊伯带

美国宇航局的“新视野号”航天器于 2006 年发射，目的是在我们的历史上首次近距离观察太阳系外天体的表面。

该航天器成功完成了对冥王星系统的飞越（2015 年），后来（2019 年）它飞越了柯伊伯带天体之一 （486958） Arrokoth。

尽管还有其他四艘飞船飞向了外太阳系，但新视野号是唯一飞过柯伊伯带的飞船。

查看柯伊伯带中的对象

当从地面检查柯伊伯带天体时，我们只能在较小的太阳相位角（太阳、天体和观察者之间的角度）上观察它们。

然而，当从柯伊伯带的航天器观察外太阳系中的天体时，可以在不同的相位角观察到这些天体，并且可以利用它们的反射特性来估计它们的表面特性。

然而，新地平线号航天器上的相机视野狭窄，无法自行找到柯伊伯带天体。

幸运的是，斯巴鲁望远镜可以使用其宽视场相机来发现各种柯伊伯带天体，然后缩小航天器可以飞过和检查的天体集合。

New Horizons 和斯巴鲁望远镜

New Horizons 航天器和 Subaru Telescope 之间的合作始于 2004 年。

在 2004 年至 2005 年使用斯巴鲁望远镜的定焦相机（Suprime-Cam）进行观测期间，冥王星和航天器之间的轨道对齐导致银河系中心的一部分出现在柯伊伯带天体搜索区域的背景中。

虽然搜索具有多颗背景恒星的太阳系天体非常困难，但科学家们能够定位 24 个柯伊伯带天体。

不幸的是，迄今为止发现的柯伊伯带天体需要太多的燃料，新视野号无法飞过，但更远距离的新天体可能落在航天器的可用燃料范围内。

2020 年，开始在斯巴鲁望远镜上使用 Hyper Suprime-Cam （HSC）进行更深入的观测，到 2023 年，发现了 239 个柯伊伯带天体。

“HSC 观测最令人兴奋的部分是在已知柯伊伯带以外的距离发现了 11 个天体，”团队成员、职业与环境健康科学大学和千叶理工学院行星探索研究中心的科学家 Fumi Yoshida 说。

意外发现神秘物品

使用 HSC 发现的大量天体位于距离太阳 30 到 55 个天文单位（au）的距离（其中 1 au 对应于太阳和地球之间的距离），并且被认为属于已知的柯伊伯带。

然而，专家们并没有想到，在70-90天文单位的区域里，会发现一个看起来像是天体群的东西，以及一个在55到70天文单位之间的山谷，那里只有少量的天体分布着。

是否有位于 70-90 天文单位的柯伊伯带天体的新种群？“如果这得到证实，那将是一个重大发现。原始太阳星云比以前认为的要大得多，这可能对研究我们太阳系中行星的形成过程产生影响，“吉田解释说。

“这是一个开创性的发现，揭示了太阳系遥远之处出乎意料、新颖和令人兴奋的东西;如果没有斯巴鲁天文台的世界级能力，这一发现可能是不可能的，“新视野号任务首席研究员艾伦·斯特恩（Alan Stern）补充道。

了解太阳能系统的形成

为了确定这些天体的精确轨道，科学家们正在继续使用 HSC 进行观测。

“我认为发现遥远的天体并确定它们的轨道分布是了解太阳系形成历史、将其与系外行星系统进行比较以及了解宇宙行星形成的垫脚石，”吉田说。

“新视野号”目前正在距离太阳约 60 天文单位的地方向外移动，希望能发现更多更遥远的天体。