臺北市立天文科學教育館

NASA的新視野號太空船（New Horizons）的最新觀測顯示，我們太陽系的外圍區域的古柏帶（Kuiper Belt）可能比我們想像的要延伸得更遠。

新視野號穿越古柏帶外緣，在距離太陽約60天文單位（90億公里；一天文單位為地日距離）的地方，它的宇宙塵分析儀偵測到比預期更多的塵埃。這些微小的冰凍塵埃是較大的古柏帶天體之間碰撞的結果，以及來自太陽系外微小塵粒撞擊古柏帶天體後拋射出的粒子。這樣的發現超出了目前模型的預測，根據這些模型，古柏帶天體和塵埃的數量密度應該在距離太陽約50天文單位（75億公里）後開始下降。然而現在有越來越多的證據表明，古柏帶的外緣可能比目前的估計再延伸數十億公里，或者甚至是有可能成為古柏帶以外的另一個天體帶。這些研究結果發表在《Astrophysical Journal Letters》中（Doner et al. 2024）。

圖說：新視野號太空船。Credit: NASA

古柏帶有時被稱為太陽系的第三個區域（第一個是岩石行星的軌道區域，第二個是氣體和冰巨行星的的軌道區域）。這是一個廣闊的區域，位於海王星軌道之外，有數十萬個天體在其中，這些天體是太陽形成時留下的「碎屑」。不同於小行星帶，古柏帶的天體主要由冰凍的易揮發物質組成，如甲烷冰、氨冰和水冰。第二個重要的差異是大小。古柏帶比小行星帶寬約多20倍，質量則約為20至200倍。其中最大的天體是矮行星冥王星。

目前新視野號正在對比冥王星軌道更外圍的星際塵埃進行直接測量，每一次觀測都可能帶來一個發現。就像是現在根據新數據有了新的模型想法：古柏帶的外緣可能比目前的估計再延伸數十億公里，其中有一整個新的物體群在碰撞並產生更多塵埃。這提供了太陽系最遙遠地區之謎的另一個線索。天文學家迫不及待地想看看這些天體分布密度高於預期的古柏帶塵埃會延伸多遠。新視野號太空船在這18年、約90億公里的行程中一直探測著太陽系各處產生的微塵顆粒，這些塵埃是小行星、彗星和古柏帶物體碰撞產生的。

圖說：在古柏帶中天體之間碰撞的場景（藝術圖）。Credit: Dan Durda, FIAAA

新視野號的主要任務為探測冥王星，並成功的於2015年進行冥王星飛掠。第一期擴展任務為探測小行星，於2019年飛掠小行星Arrokoth（編號486958）。新視野號於2022年10月進入第二期擴展任務，目的即爲尋找更多古柏帶天體，目前預估有足夠的能源，可在超過100個天文單位的距離之外持續運行到2040年代。作為唯一在古柏帶中運行並收集新資訊的太空船，新視野號有更多機會了解古柏帶天體、塵埃來源和天體帶的擴張。預計在那樣遠的距離，新視野號甚至可能記錄太空船離開太陽圈，進入由星際介質主導塵埃環境的區域的過程。（編譯／段皓元）

資料來源：NASA News