在太陽系邊緣發(fā)現(xiàn)奇怪的“化石”世界

盡管現(xiàn)代天文學(xué)家必須使用強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡，但遙遠(yuǎn)的太陽系仍然很神秘。沒有太多的陽光穿透這些區(qū)域，并且有強(qiáng)烈的跡象表明那里潛伏著未被發(fā)現(xiàn)的物體。

天文學(xué)家在這些昏暗的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的天體是原始的，它們的軌道表明存在更多未被發(fā)現(xiàn)的天體。將它們拼湊在一起是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

雖然有些天體通過熾熱的爆炸或天空中的光條來宣布自己，但遙遠(yuǎn)的太陽系天體并沒有引起太多關(guān)注。它們以微小的暗示顯露出來;對(duì)另一個(gè)物體的幾乎難以察覺的拉扯，一種幾乎看不見的短暫的微光。然而，這些天體有一些重要的東西可以告訴我們太陽系是如何形成和演化的。

天文學(xué)家在太陽系遙遠(yuǎn)的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了第九顆行星的跡象。這種假設(shè)且難以捉摸第九行星被舉起來解釋稱為海王星外天體 （TNO） 的遙遠(yuǎn)天體家族的令人費(fèi)解的軌道分組。

相關(guān)：科學(xué)家表示，已經(jīng)找到了第九行星的“迄今為止最有力的統(tǒng)計(jì)證據(jù)”

天文學(xué)家與夏威夷的日本斯巴魯望遠(yuǎn)鏡合作，在太陽系中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的遙遠(yuǎn)天體的證據(jù)。這是一個(gè)Trans-Neptunian Object，這意味著它繞太陽運(yùn)行的平均距離比最外層的行星海王星更大。

但它也是一個(gè)重要且令人費(fèi)解的對(duì)象子類的成員：塞德諾類.它的名字是 2023 KQ14，但它的昵稱是菊石，以頭足類動(dòng)物化石命名。

Sednoids 比 TNO 遵循更極端的軌道。它們的軌道非常細(xì)長(zhǎng)，具有偏心遠(yuǎn)近日點(diǎn)，而大半長(zhǎng)軸.它們以矮行星命名塞德娜，這一新發(fā)現(xiàn)只是迄今為止檢測(cè)到的第四個(gè) Sednoid。

一篇新論文自然天文學(xué)介紹了這一發(fā)現(xiàn)。它的標(biāo)題是”近日點(diǎn)為 66 天文單位的類塞德娜天體的發(fā)現(xiàn)和動(dòng)力學(xué)。“主要作者是臺(tái)灣臺(tái)北中央研究院天文與天體物理研究所的陳英東。

“了解這些獨(dú)特的遙遠(yuǎn)天體的軌道演化和物理特性對(duì)于理解太陽系的完整歷史至關(guān)重要?！?/p>

菊石在 2023 年 3 月、5 月和 8 月的觀測(cè)工作中首次被斯巴魯望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到。僅憑這些觀測(cè)結(jié)果不足以證實(shí)這個(gè)昏暗天體的存在，2024 年 7 月加拿大-法國-夏威夷望遠(yuǎn)鏡的后續(xù)觀測(cè)以及對(duì)其他天文臺(tái)存檔數(shù)據(jù)的搜索提供了證實(shí)?？傮w而言，研究人員跟蹤菊石的軌道長(zhǎng)達(dá) 19 年。

菊石是作為化石（外太陽系的形成：冰冷的遺產(chǎn)）觀測(cè)計(jì)劃。它使用斯巴魯望遠(yuǎn)鏡強(qiáng)大的超超總相機(jī)測(cè)量分布在太陽系外層的天體的種群和亞種群。

FOSSIL 團(tuán)隊(duì)使用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬確定菊石至少在 45 億年內(nèi)一直遵循穩(wěn)定的軌道，其歷史可以追溯到太陽系最早的時(shí)代。菊石的軌道目前與其他塞德諾德石不同，但模擬表明它們的軌道在大約 42 億年前都是相似的。

當(dāng)談到近日點(diǎn)距離時(shí)，遙遠(yuǎn)的太陽系天體存在一個(gè)奇怪的間隙，而菊石就位于這個(gè)間隙中。

作者在論文中解釋說：“菊石的軌道與其他類塞德納天體的軌道不一致，并填補(bǔ)了觀測(cè)到的遙遠(yuǎn)太陽系天體分布中以前無法解釋的'q-間隙'。

Yukun Huang 博士國立天文臺(tái)是該論文的合著者，對(duì)菊石軌道進(jìn)行了模擬。“事實(shí)上，2023 KQ14 目前的軌道與其他三種 sednoids 的軌道不一致，這降低了第九行星假設(shè)，“黃在一篇新聞稿.

“有一顆行星可能曾經(jīng)存在于太陽系中，但后來被拋射出來，導(dǎo)致了我們今天看到的不尋常的軌道?！?/p>

海王星是外太陽系附近唯一已知的大質(zhì)量天體，可以塑造 TNO 和 Sednoids 的軌道。但根據(jù)研究合著者吉田文博士的說法，菊石是它無法企及的。

“2023 年 KQ14 是在海王星引力影響很小的遙遠(yuǎn)區(qū)域發(fā)現(xiàn)的。該地區(qū)存在具有細(xì)長(zhǎng)軌道和大近日點(diǎn)距離的物體，這意味著在 2023 年 KQ14 形成的古代發(fā)生了一些非凡的事情，“吉田說。

“了解這些獨(dú)特的遙遠(yuǎn)天體的軌道演化和物理特性對(duì)于理解太陽系的完整歷史至關(guān)重要。目前，斯巴魯望遠(yuǎn)鏡是地球上為數(shù)不多的能夠做出此類發(fā)現(xiàn)的望遠(yuǎn)鏡之一。

“如果 FOSSIL 團(tuán)隊(duì)能夠做出更多這樣的發(fā)現(xiàn)，并幫助描繪太陽系歷史的完整圖景，我會(huì)很高興?！?/p>

菊石的軌道現(xiàn)在與其他 Sednoids 不同，這一事實(shí)需要解釋。這證明遙遠(yuǎn)的太陽系天體之間存在更多的復(fù)雜性和多樣性。

天文學(xué)家長(zhǎng)期以來一直想知道我們的太陽系是否擁有“”第九行星'引導(dǎo)著這些遙遠(yuǎn)物體的軌道。如果有，那么菊石的發(fā)現(xiàn)對(duì)它的軌道以及它可能隱藏的地方施加了更多的限制。它有效地減少了這個(gè)假設(shè)星球的藏身之處的數(shù)量。

研究人員在他們的論文中解釋說：“具有大半長(zhǎng)軸（> 200 天文單位）和大近日點(diǎn)（q > 60 天文單位）的類塞德納天體似乎在穩(wěn)定的軌道上演化，這些軌道基本上保持不變，也沒有因海王星的引力而改變，”研究人員在他們的論文中解釋道。

“在目前的行星配置下，不存在提高近日點(diǎn)的可行轉(zhuǎn)移機(jī)制。它們的穩(wěn)定性表明，需要超出目前已知的太陽系行星的外部引力影響才能形成它們的軌道。

天文學(xué)家提出了這種外部引力影響的許多來源，包括與流氓行星或恒星的相互作用、太陽仍處于其出生星團(tuán)時(shí)的古代恒星相互作用，以及太陽系早期從其他低質(zhì)量恒星中捕獲的物體。

但最受關(guān)注的解釋是與假設(shè)的行星第九行星的相互作用。

雖然這項(xiàng)研究既沒有證實(shí)也沒有質(zhì)疑第九行星的存在，但它確實(shí)對(duì)其軌道施加了進(jìn)一步的限制。事實(shí)上，每次發(fā)現(xiàn)另一個(gè)塞德諾德人時(shí)，它都會(huì)限制第九行星。天文學(xué)家現(xiàn)在知道其中有四個(gè)，但他們不知道有多少可能還藏在那里，可能受到難以捉摸的、假設(shè)的第九行星的引導(dǎo)。

如果第九行星存在，它就有一個(gè)巨大的區(qū)域可以隱藏。一些研究過它潛在存在的天文學(xué)家認(rèn)為它可能是太陽系中第五大行星。它會(huì)太遠(yuǎn)了，以至于會(huì)非?；璋?。然而，如果它存在的話，我們可能正處于檢測(cè)它的風(fēng)口浪尖。

維拉魯賓天文臺(tái)最近看到了第一道曙光，并將開始為期十年的時(shí)空遺留勘測(cè)（LSST）。LSST 將發(fā)現(xiàn)太陽系中的瞬態(tài)事件和物體，這是之前其他望遠(yuǎn)鏡所沒有的。它是專門為尋找難以檢測(cè)的物體而構(gòu)建的，即使是像第九行星這樣難以捉摸的物體也無法躲避它。

本文最初發(fā)表于今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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