哈勃韦布望远镜联手观测发现，太阳系小型天体仍保留原始样貌

IT之家 9 月 14 日消息，哈勃空间望远镜与詹姆斯 · 韦布空间望远镜联手，对太阳系中一些体积最小、距离最远的天体开展了观测。研究发现，这些微小天体的演化历史远比我们此前预想的更加扑朔迷离。

两台在轨天文台一共发现了 27 颗新的海外天体（TNO），全部天体直径都不足 25 英里（40 千米），其中最小的一颗直径仅 6 英里（10 千米）。顾名思义，海外天体在远于海王星的轨道上环绕太阳运行。一部分海外天体诞生于这片遥远区域，是太阳系形成初期的微小星子，没能进一步发育成为行星。

以往关于海外天体形成的模型推测，这些天体长期遭受大量撞击，撞击会搅混表层物质，使得它们的成分，也就是外观颜色，会和体积更大的海外天体存在差异。然而，由两名博士研究生 —— 北亚利桑那大学的阿纳斯塔西娅 · 摩根（Anastasia Morgan）与维多利亚大学的玛丽埃勒 · 爱德华多（Marielle Eduardo）主导的最新观测，得出了相反结论：这些小型海外天体的状态，依旧保留着诞生之初的原始样貌。

负责颜色与成分分析的摩根在一份声明中表示：“可以设想这样一种情景：天体不断受到撞击、碎裂，表层成分随之改变，那么小型海外天体的表面颜色，就会和体积更大的同类天体不一样。因此，看到这些最小天体以某种方式‘记住’并保存自身的形成历史，实在令人惊叹。”

原生于柯伊伯带的海外天体，沿着接近正圆的轨道环绕太阳运行，轨道平面和黄道面齐平。黄道面是一个假想的扁平“盘面”，行星和其他天体都在这个盘面上围绕太阳公转。这类天体被称为动力学“冷”天体，自诞生以来轨道几乎没有发生变动。

另一部分海外天体则形成于第七、第八颗行星，也就是天王星与海王星之间。但在它们被尚在成长的两颗行星吞噬之前，引力共振将它们抛射到海王星以外的遥远空间，共同构成了“离散盘”。这片区域内天体的轨道呈高度拉长的椭圆，并且轨道面相对太阳系平面有很大倾角。这类海外天体被称作动力学“热”天体。

但即便是这类“热”海外天体，表层成分似乎也没有发生改变。

北亚利桑那大学的戴维 · 特里林（David Trilling）说：“这些动力学热海外天体，即便后续轨道被打乱，依旧保留着诞生地的物质特征。”

这引出了两种出人意料的可能性：要么是在远离太阳的区域，撞击事件的数量远低于天文学家此前的预估，但这和我们对该区域天体数密度的认知不符；要么撞击与碰撞确实存在，但出于某些原因，并没有像预期那样严重破坏小型海外天体的表层。

借助詹姆斯 · 韦布空间望远镜（JWST）的红外观测能力，玛丽埃勒 · 爱德华多得以测算这批海外天体的尺寸分布。在可见光波段观测时，海外天体的亮度一部分取决于表面反光能力，也就是反照率。同等距离下，一颗成分反光弱的大天体，看上去可能比覆盖光亮冰层的小天体更加暗淡。

而在红外波段，天体亮度主要由自身尺寸决定，这让研究人员可以精准测出这 27 颗海外天体的直径。令人意外的是，极小尺寸海外天体的数量，比天体形成模型预测的更少。

爱德华多表示：“非常有意思的是，尽管冷、热两类天体诞生于早期太阳系的不同区域，但星子形成过程最终产出的尺寸分布却完全一致。这一形成过程似乎不受行星形成盘环境条件的影响，无论原行星盘是热是冷、致密还是疏松，生成的星子尺寸都相近。”

本次观测将哈勃与韦布望远镜的性能用到了极限。这些海外天体极其昏暗，视星等介于 24.1 至 29.3 之间，打个比方，相当于站在地球上去看月球上飞舞的一群萤火虫。这也是人类迄今为止对海王星之外这片相对未知领域开展的最深层巡天观测，不愧是两台强大空间望远镜联手完成的成果。

IT之家注意到，这项研究包含两篇独立论文，于 9 月 8 日发表在《天文学期刊》，一篇聚焦天体颜色与物质成分，另一篇研究海外天体的尺寸分布。