在太阳系遥远的边缘,存在着一个充满神秘色彩的区域——柯伊伯带。这里聚集着大量太阳系形成后的残余物质,包括彗星、矮行星以及各种形状不规则的岩石和冰块。
柯伊伯带发现潜在“三体系统”
近日,天文学家们在一项研究中发现,柯伊伯带天体“奥尔特吉拉”(Altjira)可能并非此前认为的双星系统,而是一个潜在的三星系统。如果这一发现得到证实,奥尔特吉拉将成为继“勒波”(Lempo)之后,在柯伊伯带发现的第二个三星系统。
“三体问题”再现宇宙
这一发现也引出了一个令人着迷的物理学难题,即“三体问题”。熟悉科幻作品《三体》的读者或许对这个概念并不陌生。在宇宙中,三星系统并不少见,但由于其复杂的物理机制,科学家们至今未能完全掌握三个天体之间的相互作用和运行规律。
研究人员利用美国宇航局(NASA)的哈勃太空望远镜和凯克天文台对奥尔特吉拉进行了观测。起初,奥尔特吉拉被认为是一个双星系统,但进一步的观测显示,其内部结构可能更为复杂。在哈勃望远镜拍摄的图像中,如果奥尔特吉拉确实是一个三星系统,那么距离我们37亿英里的内部天体之间的间隔将仅占几个像素。因此,为了确定奥尔特吉拉究竟是双星还是三星系统,研究人员需要对其外部轨道进行更深入的研究。
“随着时间的推移,我们观察到外部天体的轨道方向发生了变化,这表明内部天体要么是高度拉长的,要么实际上是两个独立的天体,”来自杨百翰大学的研究员达林·拉戈津在NASA的新闻稿中表示。
三星系统或为引力坍缩产物
由同样来自杨百翰大学的天文学家玛雅·尼尔森领导的团队发现,奥尔特吉拉的发现可能进一步支持一种关于柯伊伯带天体形成的理论,即三星系统是引力坍缩的结果。就像恒星是由气体云在自身引力作用下坍缩形成一样,双星系统也可能由具有较大角动量的尘埃和碎片云形成。部分角动量会转移到新生的双星系统中的每个天体上,从而使它们开始相互绕转。
然而,最终形成的可能并不总是双星系统。研究人员认为,云中有时可能存在两个以上的天体,它们获得的角动量如此之大,以至于至少有一对天体最终成为原始系统内的次级双星系统。这将形成一个外部和内部双星系统,从而构成一个三星系统。“勒波”是太阳系中唯一被确认的三星系统,但“奥尔特吉拉”可能隐藏着一个尚未分辨的内部双星系统,如果幸运的话,它可能会像另一个柯伊伯带天体“阿罗科斯”(Arrokoth)一样,是一个接触双星。
“阿罗科斯”的启示
“阿罗科斯”奇特的形状挑战了关于行星如何形成的理论,它的双瓣结构表明,形成它的天体是缓慢合并而不是猛烈碰撞形成的。对NASA“新视野”号探测器观测结果的分析表明,“阿罗科斯”是一个接触双星,是由两个太空岩石相互绕转,距离越来越近,直到最终粘在一起形成的。“阿罗科斯”已经移动到超出可观测距离之外,而“奥尔特吉拉”与“阿罗科斯”属于同一类柯伊伯带天体,可以提供“阿罗科斯”现在无法提供的答案。
研究人员在一项发表在《行星科学杂志》上的研究中表示:“通过超越(假设),我们为揭示各个组成部分的形状和自转打开了一扇新的窗口,包括‘内部’双星。”
未来展望
由于目前没有探测任务计划近距离观测“奥尔特吉拉”,而且没有现有的望远镜能够完全分辨它,因此无法像曾经的“阿罗科斯”那样详细地对这个潜在的三星系统进行成像。因此,它的许多假设轨道中哪一个将被证明是它的实际轨道仍然未知。最有可能的形状似乎是一个三星系统,但这仍然存在争议。
不过,一切希望并未破灭。“奥尔特吉拉”目前正处于食季,届时其外部天体将从其内部天体(或多个天体)前方经过。这可能会揭示出一些谜团。