太陽系變得更加廣闊。天文學家發現了一顆可能的矮行星,它在遠超冥王星之外的軌道上繞太陽執行,擁有已知最遙遠的軌道。
與十年前發現的類似極端天體賽德娜一起,這一發現正在重塑關於太陽系如何形成的觀念。“這表明我們對太陽系還有一些不瞭解的地方,而且是很重要的東西,”共同發現者、夏威夷希洛雙子座天文臺的天文學家查德·特魯希略說。“我們開始體驗到我們認為的邊緣之外是什麼。”
特魯希略和華盛頓特區卡內基科學研究所的天文學家斯科特·謝潑德今天在Nature上報告了這一發現。
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“這是一個偉大的發現,”帕薩迪納市加州理工學院的行星天文學家邁克爾·布朗說。“十多年來,我們一直在尋找更多像賽德娜這樣的天體。”他說,找到另一個像它這樣的天體減少了賽德娜是僥倖的可能性。但天文學家現在必須提出一些想法來解釋當這些天體在如此遙遠的地方執行時,它們是如何保持與太陽的緊密引力束縛的。
這個新發現的天體的官方名稱是 2012 VP113,但發現團隊簡稱其為 VP,或者就叫“拜登”——以美國副總統喬·拜登的名字命名。幾年後,在觀測確定了它的軌道後,科學家們將向國際天文聯合會 (IAU) 提交一個名稱供其審議,IAU 是負責天體命名的組織。
前沿
太陽系的經典行星部分在海王星處結束,海王星繞太陽執行的距離約為地球-太陽距離的 30 倍,這是一個被稱為天文單位 (AU) 的宇宙標尺。一個天文單位約為 1.5 億公里。海王星之外是一個冰冷天體的領域,稱為柯伊伯帶,其中包括冥王星。該區域從大約 30 到 50 個天文單位延伸。再往外是奧爾特雲,賽德娜位於其內邊緣,彗星則更遠。
賽德娜永遠不會比 76 個天文單位更靠近太陽。2012 VP113 雖然仍在奧爾特雲內部,但更加遙遠:最近時,它也離太陽 80 個天文單位。
這個天體非常遙遠,以至於當謝潑德第一次發現它時,它是他見過的移動最慢的天文物體。物體離得越遠,它在天空中移動的速度就越慢。特魯希略和謝潑德一直在使用暗能量相機尋找遙遠的天體,暗能量相機是位於智利托洛洛山美洲際天文臺 4 米布蘭科望遠鏡上的一個 5.2 億畫素的相機。他們在 2012 年 11 月的首次觀測執行中,在他們最終拍攝的數百張影像中的第五張影像上捕捉到了 2012 VP113。“我們一開始就很幸運,”謝潑德說。
幾個月來,他們跟蹤了這個天體,直到它的完整軌道變得更加明顯。但是,雖然賽德娜可以偏離太陽遠達 1,000 個天文單位,但 2012 VP113 最遠也只能到達約 452 個天文單位。謝潑德說,它似乎更緊密地受到太陽引力的束縛,這有點神秘。
起源故事
2012 VP113 的直徑為 450 公里,約為賽德娜的一半大小。如果像科學家預期的那樣,它主要由冰組成,那麼它的引力可能會將其拉成球形。根據國際天文聯合會 (IAU) 在 2006 年制定的行星地位修訂規則,這將使其有資格成為矮行星。
關於像賽德娜和 2012 VP113 這樣的天體如何到達今天的位置,有幾種相互競爭的觀點。一種主要的假設提出,在太陽系的初期,一顆附近的恆星在引力上擾亂了正在合併的系統,並將一些碎片拖向邊緣。另一種可能性是,一顆巨大的流浪行星在某個時候穿過,將柯伊伯帶的天體踢到奧爾特雲內部。
無論如何,賽德娜和 2012 VP113 可能只是冰山一角,臺灣台北中央研究院的天文學家梅根·施瓦姆說。她以前曾尋找過類似賽德娜的天體,並模擬了可能存在多少物質。她說,奧爾特雲內部可能包含柯伊伯帶質量的 10-100 倍。
特魯希略和謝潑德估計,還有數百個奧爾特雲內部天體等待被發現。他們目前正在跟蹤另外六個可能屬於太陽系極端部分的候選天體。
本文經《自然》雜誌許可轉載。這篇文章於 2014 年 3 月 26 日首次發表。