哈勃望远镜在柯伊伯带小行星中发现一个新的“三体问题”谜题（视频）

By Robert Lea

 published 10 hours ago

Hubble Space Telescope

 “宇宙充满有一个范围的三体系统，包括离地球最近的恒星半人马座阿尔法星系，我们正在发现柯伊伯带可能不是例外！”

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美国宇航局哈勃太空望远镜已经发现在遥远的柯伊伯带中的一个小行星系统可能是三胞胎，而不是之前怀疑的双胞胎。

如果如此，这三块稳定的冰太空岩石将刚好是在柯伊伯带中发现的三块引力上束缚的太空岩石的第二个例子，柯伊伯带是潜伏在海王星轨道之外甜甜圈形状的冰体区域。

这一发现也可能挑战我们的柯伊伯带天体（KBO）如何形成的理解。

148780阿尔特吉拉（148780 Altjira）系统的两颗或三颗小行星的描画。插图：哈勃太空望远镜。(Image credit: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI))

如果它被确认为一个三重体，这个被名为148780阿尔特吉拉的系统可能为科学家们提供一个来改进他们的三个引力上束缚的天体如何一起穿过太空模型的机会。.

自1687年艾萨克·牛顿发表《原理》以来，这个被称为“三体问题”的谜题一直是一个挑战。

犹他州普罗沃杨百翰大学物理学和天文学毕业生、团队负责人乃尔森（Maia Nelsen）在一份声明中说，“宇宙充满有一个范围的三体系统，包括离地球最近的恒星——半人马座阿尔法星系统，我们正在发现柯伊伯带可能不是例外”。

在柯伊伯带中的三个伴

天文学家杰韦特（Dave Jewitt）和露（Jane Luu）于1992年发现了柯伊伯带的第一个叫1992 QB1的冰体。从那时起，进一步3000个柯伊伯带冰天体已经被编目。

天文学家估计测量直径超过10英里（16公里）的数十万个柯伊伯带冰天体可能潜伏在这个距离太阳约28亿英里（45亿公里）的冰冻甜甜圈中。

柯伊伯带被认为延伸远到距离太阳46亿英里（74亿公里），这大约是地球和我们恒星之间距离的50倍。阿尔特吉拉系统位于柯伊伯带的中部，距离太阳约37亿英里（60亿公里），约为地球和太阳之间距离的40倍。

 一张显示柯伊伯带和美国宇航局新地平线号探测器航行的图表，该探测器访问了柯伊伯带天体阿罗科斯，也被称为2014 MU69。(Image credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory)

哈勃太空望远镜的图像最初似乎显示阿尔特吉拉系统由相距约4700英里（7600公里）的两个柯伊伯带天体组成。

然而，当研究小组进行了阿尔特吉拉系统天体的独特共轨运动反复观察时他们发现了内部天体实际上是两个体。这些柯伊伯带天体一起靠得如此近以至于从如此遥远的地方它们不能被单独区分开。

乃尔森说，“对这么小和遥远的天体，系统两个内部成员之间的分隔是哈勃相机上一个像素的一小部分，因此你不得不用非成像方法来发现它是一个三重体”。

用了来自哈勃望远镜和夏威夷凯克天文台17年的数据来观测阿尔吉拉系统中的轨道变化并做出这一决定。这些数据被添加到各种建模场景，最可能的解释是一个三体系统。

乃尔森补充道，“其他可能性是内部天体是一个接触双星，其中两个分开的天体变得如此接近以至于彼此接触，或者某些东西实际上是奇怪的扁平的，像一个煎饼一样”。

在柯伊伯带中发现的40个多体系统中，这只是第二个被识别的由两个以上天体组成的。研究人员认为这些不是异类，在太阳系的外围在那里有更多的多小行星系统等待被发现，

阿罗科斯，所谓的“太空雪人”，另一个著名的柯伊伯带天体。(Image credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Roman Tkachenko)

哈勃的阿尔特吉拉系统的观测提示它有一个第三个占领者，支持一种柯伊伯带天体创造的理论，该理论涉及大约45亿年前围绕婴儿太阳物质盘中物质的直接引力坍塌。

这种直接坍塌路径类似于恒星的形成过程，尽管它在一个小得多的规模上。从密集的气体和尘埃块恒星形成也能造成二体和三体系统。

另一种柯伊伯带天体创造理论视这些冰太空岩石被从更大天体之间的碰撞创造，它不会创造一个像阿尔特吉拉系统出现是的那样的三体排列。

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阿尔特吉拉系统加入矮行星冥王星和“太空雪人” 阿罗科斯，一个由两块相互接触太空岩石组成的接触双星，为在柯伊伯带中最被深入研究的天体。

美国宇航局的新地平线号探测器于2015年飞越冥王星，于2019年飞越阿罗科斯。没有对阿尔特吉拉的访问，但这项新研究背后的研究人员希望未来该系统的详细远程观测将是可能的。

特别令人兴奋的是由詹姆斯韦伯太空望远镜在它的运行的第三年即将对阿尔吉拉的观测。

乃尔森说，“阿尔特吉拉已经进入一个日食季节，在那里外体在中心体前方经过。这将持续10年，给科学家们一个更大的更多了解它的机会” 。

这项新研究于周二（3月4日）发表在 The Planetary Science Journal上。