新視野號和Subaru探測到的隱藏

斯巴魯望遠鏡和新視野號太空船的合作暗示了遙遠柯伊伯帶天體的新族群,重塑了我們對太陽繫起源和行星形成過程的理解。圖片來源:ESO/M。柯恩梅塞爾

最近斯巴魯望遠鏡與新地平線號太空船的觀測顯示存在未被發現的柯伊伯帶天體,這可能會徹底改變我們對太陽系形成的理解。

地面和天基望遠鏡揭示了遠距離潛在的天體星團,為原始太陽星雲和行星形成過程提供了新的見解。

發現未知柯伊伯帶的新領域

使用斯巴魯望遠鏡的超寬視場定焦相機進行的調查 突尼西亞 電話號碼庫 觀測表明,在柯伊伯帶更遠的地方可能有一群小天體等待被發現。這些結果對於理解太陽系的形成非常重要,是透過Subaru望遠鏡和穿越外太陽系的新視野號太空船之間的國際合作獲得的。

美國太空總署的新視野號太空船於 2006 年發射,其重要任務是在人類歷史上首次近距離觀察太陽系外天體的表面;它於 2015 年成功飛越了冥王星系統,並於 2019 年飛越了柯伊伯帶天體之一(486958)Arrokoth。已有五艘太空船飛抵太陽系外層(包括新地平線號),但新地平線號是唯一一艘飛越柯伊伯帶同時觀測柯伊伯帶天體的太空船。[1]

這是新地平線號太空船遭遇柯伊伯帶天體的藝術家渲染圖——柯伊伯帶天體是太陽系誕生時留下的城市大小的冰冷遺跡。太陽距離我們超過 41 億英里(67 億公里),它像一顆明亮的星星鑲嵌在黃道塵埃雲的光芒中。木星和海王星在太陽右側可見,為橙色和藍色“星星”。圖片來源:約翰霍普金斯大學應用物理實驗室/西南研究所 (JHUAPL/SwRI),編輯

當從地面觀察柯伊伯帶天體時,我們只能在較小的太陽相位角(太陽、天體和觀察者之間的角度)下觀察它們。另一方面,當從柯伊伯帶中的太空船觀測柯伊伯帶天體時,可以在不同的相位角下觀測到同一天體,並且可以利用其反射特性來估計該天體的表面特性。這是只有新視野號才能做到的事。

望遠鏡合作增強太空任務

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然而,太空船上的相機視野狹窄,無法自 2023年亞馬遜客服品質還在嗎? 行發現柯伊伯帶天體。這就是Subaru望遠鏡的用武之地。新視野號和Subaru望遠鏡之間的合作始於 2004 年。

2004-2005年期間,Subaru望遠鏡的主焦相機(Suprime-Cam)進行的觀測中,由於冥王星與太空船之間的軌道關係,銀河系中心附近的一個區域被捕獲在搜索區域的背景中。天體。儘管尋找背景恆星較多的太陽系天體極為困難,但研究小組還是找到了 24 個柯伊伯帶天體(更多資訊請參閱參考文獻 1 Buie et al. 2024)。對遙遠柯伊伯帶天體的探索仍在繼續

不幸的是,迄今為止在這次觀測中發現的柯伊伯帶天體需要太多燃料才能讓太空船飛越,但遠距離的新天體可能會落入新視野號的可用燃料範圍內。 2020 年,Subaru望遠鏡上的 Hyper Suprime-Cam (HSC) 開始進行更深入的觀測,到 2023 年,已發現 239 個柯伊伯帶天體(更多信息,請參閱參考文獻 2 Fraser et al. 2024)。

獵戶座正在觀察Subaru望遠鏡。圖片來源:Sebastian Egner 博士 – 斯巴魯望遠鏡,NAOJ

超越已知界限的驚人發現

「HSC 觀測中最令人興奮的部分是在已知 名譽互換 柯伊伯帶以外的距離發現了 11 個天體,」團隊成員 Fumi Yoshida 博士(職業與環境健康科學大學;千葉工業大學行星探索研究中心)說道。

HSC 發現的許多天體距離太陽 30-55 天文單位 (au)(1 天文單位對應於太陽與地球之間的距離),並被認為位於已知的柯伊伯帶內。另一方面,研究小組並沒有預料到在70-90 個天文單位區域會出現一個天體簇,以及在55 個天文單位和70 個天文單位之間的一個山谷(那裡只分佈著少量天體)(圖1)。在其他觀測中沒有報導過這樣的山谷。

圖 1. HSC 在Subaru望遠鏡上發現的柯伊伯帶天體的距離分佈。水平軸代表從太陽到天體的距離,以天文單位測量(au;1 au 是地球和太陽之間的距離)。縱軸表示物件的數量。圖片來源:韋斯利·弗雷澤。
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