美国国家航空航天局的新视野号探测到扩展柯伊伯带的尘埃迹象

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艺术家对遥远的柯伊伯带中两个物体碰撞的概念。这种碰撞是柯伊伯带尘埃的主要来源，还有来自太阳系外的微观尘埃撞击物从柯伊伯带天体上激起的粒子。Credit: Dan Durda, FIAAA

（）据美国宇航局：来自美国国家航空航天局新视野号飞船的新观测表明，柯伊伯带——太阳系中由数十万个冰冷岩石行星构建块组成的广阔而遥远的外部区域——可能比我们想象的要远得多。

新视野号Venetia Burney学生尘埃计数器（SDC）仪器快速穿过柯伊伯带的外缘，该仪器距离太阳的距离几乎是地球的60倍，探测到的尘埃水平高于预期——较大的柯伊伯带物体（kbo）和被太阳系外微观尘埃撞击物撞击的微粒之间碰撞的微小冷冻残余物。

科学模型认为，在这个距离内，KBO的人口和尘埃密度应该会开始下降10亿英里。这些读数挑战了科学模型。越来越多的证据表明，主柯伊伯带的外缘可能会比目前的估计延伸数十亿英里——或者在我们已知的柯伊伯带之外，甚至可能存在第二个柯伊伯带。

研究结果发表在2月1日的《天体物理学杂志快报》上。

“新视野号正在对海王星和冥王星以外的行星际尘埃进行首次直接测量，因此每次观测都可能有所发现，”该论文的第一作者、科罗拉多大学博尔德分校物理学研究生亚历克斯·多纳说。他是SDC项目的负责人。“我们可能已经探测到一个扩展的柯伊伯带——一群全新的物体发生碰撞并产生更多尘埃——的想法为解开太阳系最遥远区域的谜团提供了另一条线索。”

SDC由科罗拉多大学博尔德大气和空间物理实验室（LASP）的学生在专业工程师的指导下设计和制造，在新视野号穿越太阳系长达50亿英里、历时18年的旅程中，探测到了小行星、彗星和柯伊伯带天体之间碰撞产生的微小尘埃颗粒。新视野号于2006年发射升空后，曾于2015年和2019年历史性地飞越冥王星和KBO·阿罗科思。SDC是美国国家航空航天局行星飞行任务中第一个由学生设计、制造和“飞行”的科学仪器，它可以计算和测量尘埃粒子的大小，提供太阳系外天体碰撞率的信息。

最新的惊人结果是在三年多的时间里汇编的，新视野号距离太阳45至55个天文单位——一个天文单位是地球和太阳之间的距离，约为9300万英里或1.4亿公里。

这些读数出现之际，新视野号的科学家们利用夏威夷的日本斯巴鲁望远镜等天文台也发现了一些远在柯伊伯带传统外缘之外的kbo。这个外边缘（物体密度开始下降的地方）被认为约为50天文单位，但新的证据表明该带可能会延伸到80天文单位或更远。

多纳说，随着望远镜观测的继续，科学家们正在寻找SDC尘埃读数高的其他可能原因。一种可能性（可能不太可能）是辐射压力和其他因素将内柯伊伯带产生的尘埃推至50天文单位以外。新视野号也可能遇到了寿命较短的冰粒，这些冰粒无法到达太阳系内部，目前的柯伊伯带模型尚未对此进行解释。

博尔德西南研究所新视野号首席研究员艾伦·斯特恩说:“新视野号的这些新科学成果可能是航天器首次在太阳系中发现新的天体群体。”“我迫不及待地想看看这些升高的柯伊伯带尘埃水平会延伸多远。“

现在进入第二次延长任务，新视野号预计将有足够的推进剂和电力在距离太阳100 AU以上的地方运行到2040年代。任务科学家表示，在如此遥远的地方，SDC号甚至有可能记录下飞船过渡到星际粒子主导尘埃环境的区域。通过从地球上对柯伊伯带进行补充性的望远镜观测，新视野号作为唯一在柯伊伯带运行并收集有关柯伊伯带新信息的航天器，有一个独特的机会来更多地了解kbo、尘埃源和柯伊伯带的范围以及星际尘埃和其他恒星周围的尘埃盘。

位于马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯应用物理实验室（APL）建造并运营新视野号飞船，并为美国国家航空航天局科学任务理事会管理该任务。位于科罗拉多州圣安东尼奥和博尔德的西南研究所通过首席研究员艾伦·斯特恩指导此次任务，并领导科学团队、有效载荷操作和遭遇科学规划。新视野号是美国国家航空航天局新前沿计划的一部分，由位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心管理。