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柯伊伯带天文学

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柯伊伯带天文学
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柯伊伯带,也称为埃奇沃思-柯伊伯带冰冷的小天体的扁平环,围绕太阳旋转,超出了海王星行星的轨道。它以荷兰裔美国天文学家Gerard P. Kuiper的名字命名,它包含数亿个物体,它们的轨道都位于太阳系平面附近,据推测是外行星形成后遗留下来的。据认为,柯伊伯带是大多数观测到的短周期彗星的来源,尤其是那些在不到20年的时间里绕太阳公转的彗星,以及冰冷的半人马天体,它们在巨型行星区域内都有轨道。(有些半人马可能代表了从柯伊伯带天体[KBOs]到短周期彗星的过渡。)尽管人们一直假设它存在已有数十年,但直到1990年代,直到必要的大型望远镜和灵敏的光探测器,柯伊伯带一直未被发现。可用。

KBO距太阳的平均距离大于海王星的平均轨道距离(约30个天文单位[AU]; 45亿公里[28亿英里])。柯伊伯带的外边缘定义较差,但名义上排除了从未比47.2 AU(71亿公里(44亿英里))更靠近太阳的物体,即2:1海王星共振的位置,海王星每两个绕一个轨道。柯伊伯带包含大型天体埃里斯(Eris),冥王星(Pluto),麦克马克(Makemake),豪美(Haumea),夸奥(Quaoar),以及许多其他可能较小的物体。

发现柯伊伯带

爱尔兰天文学家肯尼斯·埃奇沃思(Kenneth E. Edgeworth)在1943年推测,太阳系小天体的分布不受冥王星当前距离的限制。Kuiper在1951年提出了一个更强的案例。通过对太阳系形成过程中积聚到行星所需的物体质量分布的分析,Kuiper证明了大量剩余的小的冰冷物体(非活动彗星核)必须位于海王星。一年前,荷兰天文学家简·奥尔特(Jan Oort)提出了一个距离更远的球形冰原的存在,现在称为奥尔特云,该彗星不断被补充。这个遥远的源头充分说明了长周期彗星的起源-周期超过200年的彗星。柯伊伯指出,然而,彗星的周期很短(20年或更短),所有彗星都围绕着与围绕着太阳并且靠近太阳系平面的所有行星相同的方向运行,因此需要更近,更平坦的源。1988年,美国天文学家马丁·邓肯(Martin Duncan)及其同事明确重申了这一解释,成为对柯伊伯带的存在的最好论据,直到对其进行直接发现。

1992年,美国天文学家David Jewitt和研究生Jane Luu发现了(15760)1992 QB 1,这被认为是第一个KBO。根据其亮度估算,该身体的直径约为200-250公里(125-155英里)。它在行星系统的平面内以接近圆形的轨道运动,与太阳的距离约为44 AU(66亿公里(41亿英里))。它位于冥王星的轨道之外,冥王星的平均半径为39.5 AU(59亿公里(37亿英里))。1992年QB 1的发现使天文学家意识到检测其他KBO的可行性,并且在20年内发现了大约1,500个。

根据亮度估计,已知较大的KBO的大小接近或超过冥王星最大的卫星Charon的直径,该卫星的直径为1,208公里(751英里)。一个名为Eris的KBO似乎是直径的两倍,即,仅比冥王星本身小一点。由于它们位于海王星轨道之外(平均半径30.1 AU; 45亿公里[28亿英里]),因此也被称为海王星横穿天体。

因为从1990年代开始,像埃里斯(Eris)这样的KBO几乎和冥王星一样大,所以天文学家想知道冥王星是否真的应该被视为行星或居伊伯带最大的天体之一。有证据表明,冥王星是一个KBO,它恰好是在1992年QB 1之前62年被发现的,2006年,国际天文学联合会投票决定将冥王星和埃里斯归为矮行星。