柯伊伯带

柯伊伯带

柯伊伯带，又称作伦纳德-柯伊伯带，另译柯伊伯带、古柏带，是位于太阳系的海王星轨道外侧，在黄道面附近的天体密集圆盘状区域，柯伊伯带的假说最先由美国天文学家弗雷德里克·伦纳德提出，十几年后杰拉德·柯伊伯证实了该观点，柯伊伯带类似于小行星带，但范围大得多，它比小行星带宽20倍且重20至200倍。

柯伊伯带命名由来

杰拉德·柯伊伯，荷兰裔美国天文学家，提出在太阳系边缘存在一个由冰物质运行的带状区域，为了纪念柯伊伯的发现，这个区域被命名为“柯伊伯带”。

柯伊伯带发现历史

1987年，当时在麻省理工学院工作的天文学家大卫·朱维特，对于“太阳系外围的明显空虚”越来越疑惑，使用在亚利桑那州基特峰国家天文台和在智利托洛洛山美洲际天文台的望远镜，朱维特和刘丽杏以与克莱德·汤博和查尔斯·科瓦尔几乎相同的方式进行自己的搜索，与进行比较，经过五年的搜索。1992年8月30日，朱维特和刘丽杏宣布“发现候选的柯伊伯带天体”：小行星15760，半年后，他们在该区域又发现了第二个天体，(181708) 1993 FW。

柯伊伯带位置信息

柯伊伯带位于太阳系的海王星轨道外侧，在黄道面附近的天体密集圆盘状区域。

柯伊伯带结构组织

以最完整的范围，包括远离中心最外侧的区域，柯伊伯带大约从30天文单位伸展到55天文单位。然而，一般认为主要的部分只是从39.5天文单位的2:3共振区域延展到48天文单位的1:2共振区域。柯伊伯带非常的薄，主要集中在黄道平面上下10度的范围内，但还是有许多天体散布在更宽广数倍的空间内。总之，它不像带状而更像花托或甜甜圈，而且，这意味着柯伊伯带对黄道平面有1.86度的倾斜。由于存在着轨道共振，海王星对柯伊伯带的结构产生了重大的作用。在与太阳系年龄比较的时标上，海王星的引力使在某些轨道上的天体不稳定，不是将她们送入内太阳系内，就是逐入离散盘或星际空间内。这在柯伊伯带内制造出一些与小行星带内的柯克伍德空隙相似的空白区域。例如，在40至42天文单位的距离上，没有天体能稳定的存在于这个区间内。无论何时，在这个区间内被观测到的天体，都是最近才进入并且会被移出到其他的空间。经典柯伊伯带天体大约在~42至~48天文单位，虽然海王星的引力影响已经是微不足道的，而且天体可以几乎不受影响的存在着，这个区域就是所谓的传统柯伊伯带，并且目前观测到的柯伊伯带天体有三分之二在这儿。因为近代第一个被发现的柯伊伯带天体是1992 QB1，因此它被当成这类天体的原型，在柯伊伯带天体的分类上称为QB1天体。统的柯伊伯带向来是两种不同族群的综合体，第一类是"dynamically cold"的族群，比较像行星：轨道接近圆形，轨道离心率小于0.1，相对于黄道的倾角低于10度。第二类是"dynamically hot"的族群，轨道有较大的倾斜。这两类会有这样的名称主要并不是因为温度上的差异，而是以微小的气体做比喻，当它们变热时，会增加它们的相对速度，这两种族群不仅是轨道不同，组成也不同，冷的族群在颜色比热的红，暗示它们在不同的环境形成。热的族群相信是在靠近木星的地区形成，然后被气体巨星抛出。而另一方面，冷的族群虽然也可能是海王星在向外迁徙时清扫出来的，但无论是较近或较远，相信是在比较靠近目前所在的位置形成的。共振当一个天体的轨道周期与海王星有明确的比率时，如它们的相对基线是适当的，它们可能被锁定在与海王星同步的运动，以避免受到摄动而使轨道变得不稳定。如果天体在这种正确的轨道上，在实例上，如海王星每绕太阳三周它便会绕行二周，则每当它回到原来的位置时，海王星总比它多运行了半条轨道的距离，因为这时海王星在轨道上绕行了1.5圈。这就是所谓的2:3的轨道共振，这种轨道特征的半长轴大约是39.4天文单位，而已知的2:3共振天体，包括冥王星和他的卫星在内，已经超过200个而这个家族的成员统统归类为冥族小天体。许多冥族小天体，包括冥王星，都会穿越过海王星的轨道，但因为共振的缘故，永远不会与海王星碰撞， 其有一些，像是欧侉尔和伊克西翁的大小，都已经大到可以列入类冥天体的等级。冥族小天体有高的轨道离心率，因此它们当初原本应该不是在现在的位置上，而是因为海王星的轨道迁徙被转换到这儿的，1:2共振的轨道半长轴相当于47.7天文单位，但数量稀稀落落的这个族群有时会被称为twotino。较小的共振族群还有3:4、3:5、4:7和2:5海王星也有特洛伊小行星，它们位于轨道前方和后方的L4和L5的重力稳定点上。海王星特洛伊有时被称为与海王星1:1共振。海王星特洛伊在它们的轨道上是稳定的，但与被海王星捕获有所不同，它们被认为是沿着轨道上形成的。柯伊伯断崖1:2共振之外已知的数量非常少，看起来是个边界，但还不能确定这是传统柯伊伯带外侧的边界，还是只是一个宽阔的空隙。观测到2:5共振的距离大约在55天文单位，被认为在传统柯伊伯带之外；然而，预测上在传统柯伊伯带与共振带之间的大量天体尚未被观测到。早期的柯伊伯带模型认为在50天文单位之外的大天体数量应该增加二个数量级，因此，这突然的数目下降，被称为“柯伊伯断崖”，是完全未被预料到的，并且它的原因至今仍不清楚。伯恩斯坦和屈林等人发现直径在100公里或更大的天体在50天文单位的距离上确实突然减少的证据，并不是观测上造成的偏差。可能的解释是在那个距离上的物质太缺乏或太分散，因此不能成长为较大的天体；或者是后续的过程摧毁了已经形成的天体。

柯伊伯带物理特征

柯伊伯带大约从30天文单位伸展到55天文单位，从39.5天文单位的2:3共振区域延展到48天文单位的1:2共振区域。柯伊伯带非常的薄，主要集中在黄道平面上下10度的范围内，但还是有许多天体散布在更宽广数倍的空间内，而且，这意味着柯伊伯带对黄道平面有1.86度的倾斜，由于存在着轨道共振，海王星对柯伊伯带的结构产生了重大的作用。在与太阳系年龄比较的时标上，海王星的引力使在某些轨道上的天体不稳定，不是将她们送入内太阳系内，就是逐入离散盘或星际空间内。这在柯伊伯带内制造出一些与小行星带内的柯克伍德空隙相似的空白区域，例如，在40至42天文单位的距离上，没有天体能稳定的存在于这个区间内。无论何时，在这个区间内被观测到的天体，都是最近才进入并且会被移出到其他的空间。

柯伊伯带观测资料

2014年8月1日天文学家宣称在太阳系边缘的柯伊伯带发现了两个新的冰冻天体，这是他们在利用哈勃太空望远镜进行观测仅两周后就取得的发现。柯伊伯带被认为是太阳系的尽头所在，遍布着直径从几公里到上千公里不等的冰封微行星。发现的两个天体距离地球约64亿公里，名称是1110113Y和0720090F。、2006年1月19日，第一艘以探索柯伊伯带为任务的航天器新视野号发射升空。该任务是由美国西南研究院首席研究员艾伦·斯特恩所领导的一个团队提出。新视野号航天器已于2015年7月14日抵达了冥王星，如果条件允许，它将继续对另外尚未确定的柯伊伯带天体继续研究。任何选择的柯伊伯带天体将是40和90公里的直径，在理想情况下是白色或灰色，与冥王星的偏红颜色有对比。2014年10月15日，NASA宣布发现一些柯伊伯带天体，可能会成为新视野号的研究目标。美国东部标准时2019年1月1日，新视野号在距离太阳43.4天文单位处飞掠名为“天涯海角”的柯伊伯带小行星2014 MU69。