雙星礫石

柯伊伯帶是太陽系行星形成時期遺留下來的礫石堆，大約形成於45億年前。它由一圈古老的天體組成，環繞太陽，位於海王星和冥王星軌道之間，並可能延伸到更遠的地方。這個環繞太陽的環帶與小行星帶有些相似。然而，它的居民，被稱為柯伊伯帶天體 (KBOs)，由岩石和冰組成，而不是小行星的岩石和金屬成分。

自1992年首次觀測到柯伊伯帶天體以來，幾乎每週都有新的發現，記錄在案的數量不斷增長，至今已超過560個。每一項新的發現似乎都帶來更多的驚喜和謎團。研究人員不斷更新他們對柯伊伯帶天體軌道分佈的看法，以及天體的成分、顏色和大小。

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最令人驚訝的公告之一是在2001年釋出的，當時天文學家報告說，他們發現的柯伊伯帶天體不止一個，而是幾個與眾不同的。與早期發現的天體不同，這些柯伊伯帶天體有伴星圍繞它們執行。它們是雙星，是帶衛星的冰岩。這些發現可能不僅僅是過眼雲煙——它們可能有助於揭示冥王星及其衛星卡戎的本質，這兩個天體尚未被航天器訪問過。（有關冥王星的更多資訊，請參閱 S. Alan Stern 撰寫的《前往最遙遠的行星》，《大眾科學》，2002年5月。）

成對的世界

第一個也是最確定的關於雙星的報告出現在2001年4月，此前 Christian Veillet 和 Alain Doressoundiram 進行了觀測，並在《國際天文聯合會公報》7610期中進行了描述。使用加拿大-法國-夏威夷望遠鏡獲得的名為 1998 WW₃₁ 的柯伊伯帶天體的影像清楚地顯示了兩個天體，它們之間相隔約 40,000 公里。將他們的影像與早期獲得的影像進行比較，證實了這次觀測既不是單個柯伊伯帶天體與恆星之間的偶然對齊，也不是兩個獨立的柯伊伯帶天體之間的對齊。“WW₃₁ 毫無疑問是一個雙星，”維耶勒說道。

在2002年4月18日出版的《自然》雜誌上，維耶勒和他的同事宣佈了有關該雙星的高度偏心和長週期軌道的新的細節。“發現 1998 WW₃₁ 具有如此高的偏心率，這真是令人驚訝，”維耶勒說道，他提醒說，現在對這種軌道是如何形成的做出判斷還為時過早。

2001年10月15日，麻省理工學院的詹姆斯·艾略特報告了另一個潛在的雙星。這個雙星，2001 QT₂₉₇，結合得更緊密，兩個組成部分之間僅相隔 18,000 公里。不到一個月後，麥克馬斯特大學的 J. J. Kavelaars 又增加了一對候選雙星：2001 QW₃₂₂，它們之間相隔約 120,000 公里，每個直徑約 200 公里。這些發現分別在《國際天文聯合會公報》7733期和7749期中進行了報道。現在還有另外四個，總共有七個：TC₃₆（IAU 7787）、SM₁₆₅（IAU 7807）、CQ₂₉（IAU 7824）和 CF₁₀₅（IAU 7857）。維耶勒指出，這些僅佔所有已知柯伊伯帶天體的 1%。

不太可能的配對？

“所有這些雙星令人驚訝的地方在於它們竟然存在，”Kavalaars 說。柯伊伯帶人口稀少，因為隨著時間的推移，海王星的引力拖拽將許多柯伊伯帶天體完全拋射出去柯伊伯帶。“不知何故，這些雙星在與海王星的大能量遭遇中倖存了下來，這些遭遇激發或引力擾動了柯伊伯帶的其餘部分，以及使每個系統進入略微非圓形軌道的遭遇。”

此外，為了形成雙星，兩個獨立的柯伊伯帶天體必須足夠接近，以便彼此施加強大的潮汐力。這種相互作用消耗的能量會減緩這兩個天體的速度，以至於它們不再擁有彼此逃逸所需的能量，從而成為雙星柯伊伯帶天體。考慮到柯伊伯帶如此人口稀少，這種情況是如何發生的，完全是一個謎。而且，未來可能還會有更多的驚喜。Kavalaars 指出，許多已經發現的柯伊伯帶天體可能是雙星，但由於我們的望遠鏡有限，我們目前還無法分辨它們之間的距離。

除了迫使人們再次重新思考柯伊伯帶的動力學之外，這些新發現可能會再次引發關於冥王星行星地位的辯論雙方團隊的新一輪爭論。“不久前，討論開始將冥王星稱為大型星子——換句話說，就是一個柯伊伯帶天體——但人們認為冥王星有一顆衛星，因此應該被視為一顆行星，”Kavalaars 說。“事實是，冥王星看起來像一個柯伊伯帶天體，行為也像一個柯伊伯帶天體，現在我們看到柯伊伯帶天體也有衛星。所以我看不出我們為什麼不能開始稱冥王星為已知最大的柯伊伯帶天體。”