作者:Chadwick A. Trujillo 来源:《自然》 发布时间:2014-3-28 14:29:30
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天文学家发现太阳系最遥远矮行星

2012年11月5日对2012 VP113的观测图像。从与背景恒星和星系的相对位置,可以清楚地看出该矮行星的运动轨迹。

    这是太阳系天体轨道示意图。太阳和类地行星在中心区域。木星、土星、天王星和海王星四个大行星的轨道用紫色实线表示。包括冥王星在内的柯伊伯带用蓝色虚线表示。桔色实线表示矮行星赛德娜的运行轨道,矮行星2012 VP113的轨道用红色实线表示。

    科学家每隔两小时对2012 VP113所在天区拍摄一次图像,并将三次观测图像叠加形成这张合成图。图片用三种颜色表示三次观测时2012 VP113所在位置,第一次是红色,第二次是绿色,第三次是蓝色。图片提供:斯考特·谢泼德、查德威克·特鲁希略

 
太阳系的边界在哪里?第九大行星存在吗?美国科学家的一项最新研究可能给这些问题带来新的线索。据物理学家组织网报道,美国卡内基科学研究所和双子座天文台的两位天文学家在太阳系内发现了一颗遥远的矮行星2012 VP113。这一发现不仅刷新了对太阳系边界的认识,还暗示可能存在一颗质量十倍于地球的行星。相关论文刊登于3月27日出版的《自然》杂志。
 
天文学家斯考特·谢泼德、查德威克·特鲁希略发现的2012 VP113是一颗直径为450公里的矮行星,目前与太阳距离约80天文单位,即地球与太阳距离的80倍。这一距离远超过海王星和其他已知天体的轨道,使得2012 VP113成为目前太阳系中最遥远的天体。
 
按照科学家现有认知,太阳系可以分为三部分:中心区域是与地球类似的岩石状行星;紧随其外的是巨大的气体行星;在海王星轨道之外是布满冰晶状天体的柯伊伯带,这里被认为是短周期彗星的发源地。柯伊伯带占据着距离太阳30—50天文单位的空间,被认为是太阳系的边界所在。在这之外,天文学家认为还有一片被称作奥尔特云的区域,长周期彗星便发源于这片冰冷的区域。“奥尔特云延伸至距太阳15万太阳单位的区域。但这仅仅是一种假设,目前为止没有直接的观测证据。”南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇说。
 
2003年,科学家在柯伊伯带之外发现一颗直径约1000公里的天体,其轨道与太阳最近的距离为76个天文单位。这颗被命名为赛德娜(Sedna)的矮行星候选体,曾被认为是太阳系边界的一颗特殊天体。2012 VP113的发现刷新了这一纪录。“仅发现一颗天体可能出于偶然,2012 VP113的出现提示它们可能属于某个群体。”国家天文台副研究员王炜说。
 
虽然与太阳最近的距离都是几十天文单位,但赛德娜和2012 VP 113离太阳最远处可以延伸至几百天文单位外。周礼勇说,这两个天体恰好位于内奥尔特云,即由柯伊伯带向外到1万天文单位左右的空间内,改变了天文学家对这一区域的传统认识。“天文学家过去认为内奥尔特云基本上是‘空’的,仅有少量天体存在。”在发现2012 VP 113的过程中,两位科学家扫描了天空中约50个满月面积的区域。他们据此估计,在内奥尔特云区域内,还有近千个类似于赛德娜和2012 VP 113的天体。这意味着内奥尔特云内的天体数量可能比柯伊伯带和小行星主带内还要多。
 
“这一发现有助于研究太阳系形成初期的情况。”王炜说,内奥尔特云较少受到太阳系外部天体的影响,因此很好地保存了45亿年前太阳系形成时的面貌。而发现内奥尔特云内更多类似天体,有助于确定这一区域的形成机理。
 
赛德娜和2012 VP 113令天文学家感兴趣的原因,还在于它们的轨道。“赛德娜和2012 VP 113的轨道都是典型的椭圆轨道,两者具有类似的近日点角距。柯伊伯带外侧边缘的一些天体也有着类似的轨道特征。” 周礼勇说。这暗示可能有一颗未知的大行星,“驱使”附近的天体形成类似的轨道。斯考特·谢泼德和查德威克·特鲁希略发现,一颗质量十倍于地球、距离太阳数百天文单位的行星能很好地解释这种现象。他们将其称之为“超级地球”。但这仅仅是多种可能性之一。“满足这一条件的行星不是唯一的,它们可能在不同的地方、具有不同的质量。而数百天文单位的距离,也‘保证’了我们现在看不到它。”周礼勇说。论文作者斯考特·谢泼德也表示,轨道形成的原因还有一种可能:赛德娜和2012 VP 113在太阳系形成初期被掠过的恒星拖拽到这里,并形成当前的轨道。
 
“这不是一个完备的解释,但是一个合理的解释。”加州大学洛杉矶分校的大卫·朱维特说。这位最先发现柯伊伯带天体的天文学家表示,在确定是否有大质量恒星栖居在内奥尔特云中之前,还需要找到更多类似的遥远天体,并查看它们运行的轨道。(来源:科技日报 徐 玢 华 凌 )
 
 
 
 
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