韦伯太空望远镜将对太阳系墓地中的行星残骸展开调查

一夜雨十年灯潞

在太阳系的远处有一个叫做柯伊伯带的区域。在海王星的轨道之外，这个由冰体组成的环形地带是行星形成初期留下的。往往纯净的柯伊伯带天体有各种形状和大小。有些是成对或成群的，而有些则有环或卫星。它们表现出各种各样的颜色，这可能表明不同的形成历史或不同的阳光照射。



这些柯伊伯带的居民可以让天文学家了解到很多关于我们的太阳系是如何形成的。NASA的詹姆斯-韦伯太空望远镜于2021年12月25日发射，在完成部署后不久将对这些天体的种类进行检查。



在海王星的轨道之外，一个由数千颗矮行星和其他相对较小的天体组成的多样化集合居住在一个被称为柯伊伯带的区域。这些通常是我们太阳系行星形成时期的原始遗留物被称为柯伊伯带天体或跨海王星天体。NASA的詹姆斯-韦伯太空望远镜将在一系列名为保证时间观测(Guaranteed Time Observations)的项目中检查这些冰冷的天体。其目的是为了更多地了解我们的太阳系是如何形成的。
来自康奈尔大学的Jonathan Lunine表示：“这些是处于太阳系形成的墓地的天体。它们处在一个可能持续数十亿年的地方，而在我们的太阳系中这样的地方并不多。我们很想知道它们是什么样子的。”据悉，Lunine是韦伯跨学科科学家，他将利用韦伯来研究其中一些目标。



通过研究这些天体，Lunine和他的同事们希望了解早期太阳系中存在哪些冰层。这些是显示地质和大气活动的最冷的世界，因此科学家们也有兴趣将它们跟行星进行比较。
虽然柯伊伯带天体非常寒冷和微弱，但它们在红外光中发光，其波长超出了我们人类眼睛所能看到的范围。韦伯是专门为探测红外光而设计的。为了研究这些遥远的天体，科学家们主要将使用一种叫做光谱学的技术，该技术将光分成各个颜色以确定跟该光相互作用的材料的属性。
种类繁多
柯伊伯带的居民有各种形状和大小。有的成对或成群居住，有的则有环或卫星。它们表现出广泛的颜色，这可能表明不同的形成历史或不同的阳光照射。
“有些似乎颜色更红，有些则更蓝。为什么会这样？”负责太阳系观测的韦伯跨学科科学家Heidi Hammel说道，“通过利用韦伯，我们将能获得有关表面化学的信息，这也许能为我们提供一些线索以了解为什么在柯伊伯带有这些不同的种群。”Hammel是华盛顿特区大学天文学研究协会(AURA)的科学副主席。



被踢出俱乐部
在木星和海王星之间并穿过一颗或多颗巨行星的轨道有一个不同的天体群，被称为半人马座。这些是被从柯伊伯带中弹出的小型太阳系天体。除了观察目前的柯伊伯带天体，这些韦伯计划将研究这些已经被“踢出俱乐部”的太阳系天体。这些前柯伊伯带天体的轨道受到了极大的干扰，这使得它们大大靠近太阳。
“由于它们穿过海王星、天王星和土星的轨道，半人马星的寿命很短。所以它们通常只存在约1000万年。等到那时，它们跟其中一个主要行星发生了非常强烈的相互作用，它们要么被抛入太阳，要么被抛出太阳系。””马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的John Stansberry解释道。Stansberry正在领导一个不同的团队，该团队将利用韦伯来研究柯伊伯带天体。
韦伯将研究的另一个天体是海王星的卫星Triton（海卫一）。海卫一是这个冰巨人的13颗卫星中最大的一颗，它跟冥王星有着许多相似之处。Hammel索道：“尽管它是海王星的卫星，但我们有证据表明，它是一个柯伊伯带天体，在过去的某个时候离海王星太近了，它被捕获到海王星的轨道上。1989年，旅行者2号探测器对海卫一进行了研究。该航天器的数据将为我们的韦伯观测柯伊伯带天体提供非常重要的‘地面真相’。”
目标的抽样调查
以下是韦伯将观测的几十个当前和以前的柯伊伯带天体中的一小部分：
冥王星和冥卫一：矮行星冥王星和它最大的卫星卡戎是柯伊伯带中最著名的两个居民。冥王星拥有大气层、雾霾和季节。它的表面有地质活动，其内部可能有海洋。除了卡戎之外，它还有另外四颗卫星。冥卫二、冥卫三、冥卫五和冥卫三。韦伯的数据将补充NASA的新视野号航天器在2015年飞过冥王星系统时进行的观测；
阋神星：阋神星几乎和冥王星一样大，是太阳系中第二大的已知矮行星。在最远的地方，神秘的阋神星距离太阳的距离是地球的97倍以上。由于它的距离，它很难被观测到，但韦伯将告诉科学家们关于它的表面有什么样的冰层的相当多的信息；
塞德娜：塞德娜具有深红色的色调，它实际上位于主要的柯伊伯带之外。它完成一个轨道大概需要11400年，而这个高度拉长的轨道的最远点估计是地球与太阳距离的940倍；
妊神星：这个巨大的、快速旋转的天体呈蛋形，科学家们想知道原因。除了卫星之外，它似乎还有一个环形系统。通过韦伯，科学家们希望能更多地了解这些环是如何形成的；
Chariklo：最大的半人马座，Chariklo还是第一个被发现有环形系统的小行星。它是继土星、木星、天王星和海王星之后在我们太阳系中发现的第五个环状系统。据信这些环的宽度在2到4英里之间。
另一个项目，称为Target of OPPOrtunity，它将观测一个柯伊伯带天体从一颗恒星前面经过。这种类型的观测被称为掩星，可以显示出一个天体的大小。
少数飞过柯伊伯带天体的航天器只能在很短的时间内研究这些引人入胜的天体。有了韦伯，天文学家可以在较长的时间内瞄准更多的柯伊伯带天体。其结果将是对我们太阳系最早的历史有新的认识。
詹姆斯-韦伯太空望远镜在2022年完成部署后将成为世界上最重要的太空科学观测站。韦伯将揭开我们太阳系的神秘面纱、将目光投向其他恒星周围的遥远世界并探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。