“新视野”号在柯伊伯带,拍下的真实照片,无法想象这是外太阳系

“新视野”号在柯伊伯带,拍下的真实照片,无法想象这是外太阳系

新视野号从发射至今已经过去十多年,它给人类带来的新发现远不止证实遥远边际地带这么简单。

探测器的发射往往会伴随着科学理论的验证,因此新视野号并不是一台单纯的“观光”探测器。那么它的旅途给人类带来了怎样的发现呢?

不平凡的“新视野号”

新视野号最重要的发现在于它验证了柯伊伯带的存在,过去很长一段时间里,太阳系的这处边际地带都是在人们的想象中。直到新视野号亲身前往,人们才看到了这辽阔的边际。在这里,它拍摄了最真实的照片,并且比哈勃望远镜的图像清晰数百倍,很难想象这里是外太阳系的样子。

柯伊伯带为人类提供了哪些研究?为什么柯伊伯带对新视野号如此重要?外太阳系周围到底都有些啥?新视野号的未来将走向何处?本文将从新视野号的发现和现代天文研究这两个方面来回到这些问题,接下来一起看看抵达柯伊伯带的新视野号,它所拍摄的照片究竟有多真实?为什么外太阳系会是这样?真是令人无法想象。

太阳系遗落的边境——柯伊伯寒冰带

新视野号在完成自己的冥王星探索后便立马动身前往柯伊伯带,经过数年的旅程,如今终于到达。科学家为了让整个任务顺利进行,期间还关闭了探测器上大多数科学仪器,以此保证新视野号有足够的电力

冥王星所处位置是太阳系边缘的小行星带——柯伊伯带

柯伊伯带确实在上世纪就被人类发现了,但人们并不清楚它的起源,并且许多观察都是依据假定的情况进行推论。天文学家在早期认为这里可能存在像冥王星这样的天体,但后来的事实证明,冥王星是太阳系中非常特殊的矮行星

另外根据柯伊伯带的模型分布来看,这里主要受木星和海王星的影响,整个地区应该是太阳系早期的原行星盘碎片。不过理论终归是理论,即便有着科学的模型也还是无法说明这种假设是否完全合理

柯伊伯带是位于太阳系的海王星轨道外侧

因此新视野号的拓展任务才显得如此重要,这是对现有理论的一种实践突破。如果新视野号能够证明柯伊伯带的观察和研究确实如此,那么这对于构建一个真实的宇宙模型有着重大帮助。而且另一方面在于,如果柯伊伯带存在,也许能够证明太阳系的形成过程星系活动是如何留下这些踪迹的。

但新视野号也不是完全没有目标,根据模型显示,柯伊伯带有着数以亿计的碎片和陨石,包括可能存在的矮行星,所以选择合适的一个观测目标很重要。

太阳系的矮行星

探测器需要重点关注的两个对象为创神星和“雪人”创神星2002年时被宣布发现,经过哈勃望远镜的挂测推算,它很有可能是一颗矮行星。而雪人的名字就很特别了,NASA在早期的观察中探索到了这颗天体,图像显示这个天体由两块岩石构成,并且一大一小,形状看起来就像雪人的躯体一般。

现在新视野号已经在太阳系边界探测多年,那它传回来的图像到底是怎样的呢?

新视野号没有辜负人类的期望

到了2014年,新视野号终于来到柯伊伯带附近,在这里,探测器证实了该地带的存在。由此科学家们确定了该区域的距离位置,同时也根据探测器传回来的图像数据大致了解了柯伊伯带的情况。

柯伊伯带——太阳系的神秘边缘地带,彗星形成的摇篮

柯伊伯带实际上不仅有着众多陨石和流浪天体,这里还分布着众多冰封结构的微行星。但是这种聚集结构科学家们仍不清楚具体是怎样形成的,并且会对太阳系造成哪种影响。不过可以推测出的地方在于,柯伊伯带要比想象中更大,而且它还有着自己的运动轨迹,并不是完全停靠在太阳系外层。

柯伊伯带在太阳系中的位置关系

接下来便是创神星,在这里新视野号了解到了创神星的运行轨道,包括它的其他数据,例如冰晶、冰火山。过去科学家一直认为这颗天体属于类地行星,这个计算主要来自于对创神星的卫星活动并从相关的轨道中推算出来的。

不过后来科学家却把它排除在外,因为后来的行星测量标准改变后,创神星的质量并不能达到规定要求。而新视野号应验了这一点,由此传回的数据给科学家提供了进一步观察。

创神星,正式名称为50000Quaoar,于2002年10月7日发现

但这并不是第一目标,科学家为新视野号设计的第一条拓展任务飞行路线为天涯海角。探测器首次拍到天涯海角是在2018年,同时这也是人类目前能够拍摄到的最远天体。由于新视野号的数据传递要经过相当长的距离,因此这些图像一直到2020年才被完全收回。

从图像中可以看到,天涯海角的形状确实很像一个雪人,并且是一个接触双天体。它由两个小型天体组成,科学家认为这两个岩石碎片可能是由于两个物体缓慢碰撞下所形成,这才保留了它们现在的模样。

天涯海角的真实图像

但令人意外的是,当新视野号完成对天涯海角的基本拍摄后的一个月,新的附加图像显示,新图像表明这个天体并不是一个球形,而像一块煎饼,或者说两块叶片状的陨石组成了这个天体。

全方位观察下的天涯海角

最奇特的地方在于,两个叶片的最长轴几乎与它们的旋转轴对齐,旋转轴位于两个叶片之间。这种状态和排列组合表明它们在碰撞前是相互锁定的,有可能是因为潮汐锁定的影响。

新视野号除了观察规定路线中的天体外,还拍摄了科伊伯带中其他天体,尽管探测器位于科伊伯带中,但新视野号还是很好的通过图像绘制出了局部样貌。这些工作都得益于探测器上携带的光学探测器,新视野号的探测装置比它的前辈们要先进许多,同时近距离的成像也远超过哈勃望远镜的观察。

换个角度、换个造型的天涯海角(Ultima Thule)

2017年时,新视野号在大约距离地球60亿公里外的地方拍下了许愿井星团的校准图像,这标志着人类航天器能够拍摄到更远的图像,由此打破了当初航海者1号创下的“淡蓝点”记录

许愿井星团局部图像

新视野号给人类带来了全新的观察,那它在未来又将走向何处呢?

在完成天涯海角的观测后,新视野号拓展任务基本就算完成了,这时的它已经是一个完全自由的探测器,只要工作信号和自身状态良好,新视野号就能为我们一直带来新消息。根据现有的数据记录,新视野号的动力能够让它一直运行至2030年

新视野号和前辈探测器相对位置

也许有人会问,这时的新视野号会像曾经的航海者号一样回望一下地球吗?抱有这个想法的人可能要失望了,新视野号上面并没有搭载主动快门机制,因此,新视野号如果要转身拍一张地球的照片很有可能会被阳光损坏

对于柯伊伯带而言,早期的旅行者号以及其他探测器从现有的飞行记录来看,为什么它们没有观察到柯伊伯带?一方面是这些探测器的观测设备没有新视野号这样先进,更重要的是没有像天涯海角这样已经明确的可观察目标。以旅行者号为例,当它停机保留燃料再运作时刚好错过柯伊伯带,因此很长一段时间里,柯伊伯带只停留在理论中。

星际介质与日球层

如果运气够好,新视野号的燃料能维持在2038年的话,那么它将和航海者号一起前往星际空间探索日球层。就现在的状态来看,新视野号很有可能在未来带来更多消息。

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