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2013 年 7 月 20 日

太陽系的前世今生 (201):海王星外天體 ─ 黃道離散天體

影像提供 : Tony Dunn
文字提供 : 陳輝樺 (NMNS )  

說明 : 太陽系 (Solar system)家族成員包括有 太陽 (Sun) 、繞行太陽公轉的 行星群 (Planets)、 矮行星群 (dwarf planets)、 太陽系小行星體 (Small Solar System Bodies), 以及繞著行星運行的 衛星群 (moons) 與 行星環 (rings)。而在前幾天太陽系小行星體的介紹中已述說了位置較接近太陽在 火星 (Mars) 與 木星 (Jupiter)間的 小行星帶 (Asteroid belt)、 庫柏小行星帶   (Kuiper belt)、木星公轉軌道前後 60 度的 特洛伊小行星 彗星 近地小行星 ,以及前兩天介紹了位於庫柏小行星帶內側的海王星內天體 Cis-Neptunian object) 和外側海王星外天體 Trans-Neptunian objectTNOs)的庫柏帶共振小行星體冥族小行星體。今天繼續向外介紹海王星外天體中的黃道離散天體scattered disc objectsSDOs)。

           海王星外天體是指太陽系中所在位置或運行軌道超出海王星 (Neptune,上圖動畫中的藍區塊標示) 公轉軌道範圍的天體,其由內而外可再區分成 庫柏帶 (Kuiper beltKBOs) 和黃道離散天體scattered disc objectsSDOs) 等兩個在 黃道面 (Ecliptic)上的環圈狀 區塊。從上圖示在距離太陽 70 天文單位 (AU) 內發現的小行星體分佈圖, 明顯地呈現 庫柏帶小星體又可細分成與海王星運行軌道產生共振 (orbital resonance with Neptune) 星體、不產生共振的傳統庫柏帶星體 (Classical Kuiper belt objectcubewano,QB1天體)、 冥王星族等 3 類小行星體。所謂「黃道離散天體」scattered disc objectsSDOs)意味著它們原本並不是在此區域形成的星體。那麼它們是從何而來的呢?海王星外天體的複雜結構和精確的起源仍是不清楚的, 或許可以按照行星形成的 吸積模式 (Accretion model) 來解釋它們在繞日運動過程中發生彼此的碰撞與互相吸引,最後黏附成一個個大小不一的天體,形成現在的樣子。 黃道離散天體被認為包含許多微星,它們是來自於環繞著 太陽 原行星旋轉盤面 (proplanetary disk) 碎片, 它們因為未能成功的結合成 行星 (planets),因而形成許多微行星 (planetesimal)般較小的黃道離散天體。 近代的電腦模擬顯示庫柏小行帶受到 木星 (Jupiter) 和海王星的影響極大,同時也認為即使是 天王星 (Uranus) 或海王星都不是在土星 (Saturn) 之外的現存在地方形成的,因為只有少許的物質存在於這些地區,因此如此大的天體不太可能在該處形成。換言之,這些黃道離散天體應該是在離木星較近的地區形成的,但在太陽系早期演化期間被往外拋到現在的位置。

           目前已知約在 43 AU 確認出公轉周期約 283 地球年7 : 12 共振矮行星 Haumea (如上幅動畫所示) ,約在 53 AU 發現公轉周期約 385 年的 3 : 7 共振小天體包括 (131696) 2001 XT254(95625) 2002 GX32 (183964) 2004 DJ71 (181867) 1999 CV118 ,約在 55.4 AU 確認出包括 (84522) 2002 TC302(143707) 2003 UY117(119068) 2001 KC77(135571) 2002 GG32(69988) 1998 WA31 等 11 顆 2:5 共振小天體,約在 62.5 AU 發現公轉周期約 495 年的 1 : 3 共振小天體 (136120) 2003 LG7 ,約在 76 AU 發現公轉周期約 660 年的 1 : 4 共振小天體 2003 LA7 ,以及十多顆其他共振比率小行星體。

明日主題 : 太陽系的前世今生 (202):太陽系的形成和演化 ─ 太陽星雲
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