美国宇航局新视野号的意外发现重新定义了太阳系的外缘

美国宇航局的新视野号在柯伊伯带发现了出乎意料的高尘埃水平，暗示着更大的广阔空间或新的带，重塑了我们对太阳系外缘的理解。

美国宇航局新视野号宇宙飞船的新观测表明，柯伊伯带——我们太阳系中广阔而遥远的外围区域，由数十万块冰冷的岩石行星组成——可能比我们想象的要远得多。

新视野号威尼斯伯尼学生尘埃计数器（SDC）仪器在柯伊伯带的外缘加速，距离太阳几乎是地球的60倍，正在探测到比预期水平更高的尘埃 – 较大的柯伊伯带天体（KBO）与从KBOs中踢出的粒子之间碰撞的微小冰冻残余物，被来自太阳系外的微观尘埃撞击器所覆盖。

这些读数与科学模型相悖，即KBO的数量和尘埃密度应该在该距离内开始下降10亿英里，并有助于越来越多的证据表明，主要柯伊伯带的外缘可能比目前的估计延伸数十亿英里 – 或者甚至可能在我们已经知道的带之外还有第二个带。

研究结果发表在2月1日的《天体物理学杂志快报》（Astrophysical Journal Letters）上。

海王星以外的新发现

“新视野号正在对远远超出海王星和冥王星的行星际尘埃进行首次直接测量，因此每一次观测都可能带来发现，”该论文的主要作者、科罗拉多大学博尔德分校的物理学研究生亚历克斯·多纳（Alex Doner）说。“我们可能已经探测到一个延伸的柯伊伯带 – 一个全新的物体群体碰撞并产生更多的尘埃 – 为解决太阳系最遥远地区的奥秘提供了另一条线索。

SDC由科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室（LASP）的学生在专业工程师的指导下设计和建造，在新视野号穿越太阳系的50亿英里、18年的旅程中，已经探测到小行星、彗星和柯伊伯带天体碰撞产生的微观尘埃颗粒 – 在2006年发射后，包括2015年冥王星和KBO Arrokoth的历史性飞越在这一年里 2019.作为美国宇航局行星任务中第一个由学生设计、建造和“飞行”的科学仪器，SDC可以计算和测量尘埃颗粒的大小，从而产生有关这些物体在外太阳系中碰撞率的信息。

最新的令人惊讶的结果是在三年内编制的，因为新视野号从太阳出发从45到55个天文单位（AU），其中一个AU是地球和太阳之间的距离，大约9300万英里或1.4亿公里。

这些读数来自新视野号的科学家，使用夏威夷的日本斯巴鲁望远镜等天文台，也发现了一些远远超出柯伊伯带传统外缘的KBO。这个外缘（物体密度开始下降的地方）被认为约为50天文单位，但新的证据表明该带可能延伸到80天文单位或更远。

Doner说，随着望远镜观测的继续，科学家们正在研究SDC尘埃读数高的其他可能原因。一种可能性，也许不太可能，是辐射压力和其他因素将柯伊伯带内部产生的尘埃推到50天文单位以上。新视野号还可能遇到寿命较短的冰粒，这些冰粒无法到达太阳系的内部，并且在柯伊伯带的当前模型中尚未得到解释。

“新视野号的这些新科学结果可能是第一次有航天器在我们的太阳系中发现新的天体群，”博尔德西南研究所的新视野号首席研究员艾伦·斯特恩说。“我迫不及待地想看看这些升高的柯伊伯带尘埃水平能走多远。

新视野的持续旅程

现在进入第二次扩展任务，新视野号预计将有足够的推进剂和动力在2040年代运行，距离太阳超过100天文单位。任务科学家说，在这么远的地方，SDC甚至可能记录航天器向星际粒子主导尘埃环境的区域的过渡。通过从地球上对柯伊伯带的互补望远镜观测，新视野号作为唯一在柯伊伯带内运行并收集有关柯伊伯带新信息的航天器，有一个独特的机会来更多地了解KBO，尘埃源和带的扩展，以及星际尘埃和其他恒星周围的尘埃盘。