最小的柯伊伯带天体

译自NASA，2009年12月16日

NASA的哈勃太空望远镜发现了迄今在可见光波段看到的最小在柯伊伯带天体。柯伊伯带是冰质残片组成的巨环，位于海王星轨道之外，环绕着太阳系的外边缘。

哈勃发现的这个沧海一粟一般的天体只有3200英尺宽，位于42亿英里之外的遥远天边。先前利用反射光发现的柯伊伯带天体（KBO）中，最小的一个直径大约是30英里，相当于前者的50倍。

大图请点击图片提供：NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

这是在柯伊伯带中发现的第一条观测证据，表明了彗星尺度天体族群的存在，这类天体是经由碰撞过程塑造而成的。因此柯伊伯带是通过碰撞过程演化的，这意味着在过去的45亿年中，该区域的水冰成分出现过变更。

哈勃探测到的这个天体非常暗——35等，比哈勃直接能够看到的最暗亮度还要暗上100倍。

那么太空望远镜是如何揭示出如此小的天体的呢？

在12月17日出版的《自然》杂志上刊登的一篇论文中，来自帕萨迪那加州理工学院的希尔克·施利赫廷（Hilke Schlichting）与她的同事报告说，小小流浪星球的迹象并非来自直接成象，而是从哈勃的指向数据中提取而出的。

哈勃望远镜拥有3架名为精密指向传感器（Fine Guidance Sensors，FGS）的光学仪器。FGS可以观测选定的引导星进行定位，为空间望远镜的姿态控制系统提供高精度导航信息。为了精密测量恒星的位置，传感器利用了光线的波动本质。

施利赫廷及其同事确定，FGS仪器非常优异，它们可以察觉到穿越恒星前方的小型天体产生的影响。由于来自背景引导星的光线被前方通过的KBO弯曲了，该现象会导致FGS的数据中出现短暂的掩星以及衍射信号。

他们选择了FGS四年半的数据进行分析。在此期间，哈勃总共花费了12000小时来观测距离太阳系黄道面20度以内的天区，大多数KBO应该位于此处。小组总共分析了FGS对50000颗引导星的观测。

施利赫廷与她的小组在分析数据的时候，发现了单独的一个持续0.3秒的掩星事件。其原因只可能是FGS仪器的样本星光每秒变化40次。掩星的长度很短，这很大程度上是地球环绕太阳的轨道运动所导致的。

他们假设KBO的轨道是圆形的，且相对黄道的倾角是14度。KBO的距离是根据掩食长度估计的，亮度减暗的程度则用于计算天体的尺度。利赫廷说：“在数据中找到这个，我非常陶醉。”

哈勃对邻近恒星的观测表明，其中的很多拥有类似于柯伊伯带的冰质残片盘环绕。盘面是行星形成的残存。根据预计，在几十亿年的时间里，残片会相互发生碰撞，将KBO型天体碾碎到更小，这已经不再是原始柯伊伯带的天体族群了。

该发现有力论证了根据哈勃存档数据得出重要新发现的可能性。在揭示其他小型KBO的一项工作中，该小组计划分析自从1990年发射以来哈勃几乎所有工作时间内剩余的FGS数据。

哈勃太空望远镜是NASA与欧洲空间局之间的国际合作项目。NASA的戈达德太空飞行中心管理着这架望远镜。空间望远镜科学研究所管理着哈勃的科研运转。研究所由华盛顿的大学天文研究联合组织为NASA管理，同时该所还是2009年国际天文年计划的合作者。